Skip to content

Η νέα τεχνολογία οροφής που φέρνει ρεύμα, ψύξη και θέρμανση από το ίδιο σύστημα

Baladis Koumpouras
Baladis Koumpouras
Κοινοποίηση:
Πρωτότυπο υβριδικού συστήματος αξιοποίησης της ηλιακής και κοσμικής ενέργειας για την ταυτόχρονη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, θέρμανσης και ψύξης. (Φωτογραφία: Gan Huang, KIT)

Σύνοψη Άρθρου

  • Ερευνητές από το Karlsruhe Institute of Technology (KIT) και το Πανεπιστήμιο Stanford ανέπτυξαν ένα καινοτόμο υβριδικό σύστημα που προσφέρει ταυτόχρονα ηλεκτρική ενέργεια, ψύξη και θέρμανση από μία και μοναδική επιφάνεια.
  • Το σύστημα επιλύει το πρόβλημα του περιορισμένου χώρου στις στέγες, συνδυάζοντας τη θερμική ηλιακή ενέργεια και το ψύχος του διαστήματος σε έναν ενιαίο πολυλειτουργικό μηχανισμό.
  • Οι δοκιμές του πρωτοτύπου σε πραγματικές υπαίθριες συνθήκες κατέγραψαν εξαιρετικά αποτελέσματα, σηματοδοτώντας ένα κρίσιμο βήμα στον τομέα της πράσινης τεχνολογίας.
Το κείμενο της σύνοψης ελέγχεται από συντάκτη του Techmaniacs

Τα σύγχρονα κτίρια βασίζονται συνήθως σε πληθώρα διαφορετικών εγκαταστάσεων για να εξασφαλίσουν ηλεκτρική ενέργεια, καθώς και θέρμανση και ψύξη, ανάλογα με τις ανάγκες και τις επιλογές του εκάστοτε ιδιοκτήτη. Ερευνητές από το Karlsruhe Institute of Technology (KIT) στη Γερμανία, σε συνεργασία με το Πανεπιστήμιο Stanford, προτείνουν μια διαφορετική λύση: ένα καινοτόμο υβριδικό σύστημα ικανό να προσφέρει ταυτόχρονα και τις τρεις αυτές λειτουργίες από μία και μοναδική επιφάνεια.

Πρόκειται για έναν μηχανισμό που συνδυάζει δύο φαινομενικά ασυμβίβαστες πηγές ενέργειας: τη θερμική ηλιακή ενέργεια από τον ήλιο και το ψύχος του διαστήματος. Στην καρδιά του συστήματος βρίσκεται ένα ειδικό διαφανές στρώμα ψύξης, το οποίο αποβάλλει θερμότητα προς το διάστημα υπό μορφή υπέρυθρης ακτινοβολίας, επιτρέποντας παράλληλα στο ηλιακό φως να διέρχεται ανεμπόδιστα.

Τα ευρήματα της ερευνητικής ομάδας δημοσιεύτηκαν στο έγκριτο επιστημονικό περιοδικό Cell Reports Physical Science (DOI: 10.1016/j.xcrp.2026.103492), προσφέροντας νέες προοπτικές για την επίλυση ενός χρόνιου πρακτικού προβλήματος στον τομέα των κτιριακών υποδομών.

Το πρόβλημα του χώρου και η ολοκληρωμένη λύση του KIT

Μέχρι σήμερα, τα φωτοβολταϊκά πάνελ για ρεύμα, οι ηλιακοί θερμοσίφωνες για ζεστό νερό και τα συστήματα κλιματισμού για ψύξη ανταγωνίζονταν έντονα για τον περιορισμένο διαθέσιμο χώρο στις στέγες και τις προσόψεις των κτιρίων. Το δίλημμα των ιδιοκτητών ήταν πάντοτε πώς να επιτύχουν τη μέγιστη δυνατή ενεργειακή αυτονομία χωρίς να δεσμεύσουν υπερβολική επιφάνεια.

Η πρόταση των ερευνητών του KIT υπερβαίνει αυτόν τον περιορισμό, συγκεντρώνοντας την ψύξη, τη θέρμανση και την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας σε ένα ενιαίο πολυλειτουργικό στοιχείο. Όπως ανέφερε χαρακτηριστικά ο επικεφαλής του Hybrid Solar Technologies Lab του KIT, Dr. Gan Huang, η μεγαλύτερη επιστημονική πρόκληση ήταν να συνυπάρξουν στον ίδιο μηχανισμό δύο εκ διαμέτρου αντίθετες διαδικασίες «φέρνοντας μαζί στην ίδια επιφάνεια τη φωτιά και τον πάγο».

Το πρόβλημα είναι πιο επίκαιρο από ποτέ, ιδιαίτερα στη χώρα μας, με τις συνεχώς κινούμενες ανοδικά τιμές των καυσίμων και της ηλεκτρικής ενέργειας.

Πώς λειτουργεί: Φωτιά, πάγος και το ατμοσφαιρικό παράθυρο

Για να λειτουργήσει το σύστημα αρμονικά, χωρίς η μία διεργασία να ακυρώνει την αποτελεσματικότητα της άλλης, οι επιστήμονες ανέπτυξαν μια πολυεπίπεδη διάταξη:

  • Διαφανής εκπομπός ψύξης (PDRC): Το ανώτερο στρώμα αποτελείται από υπόστρωμα πυριτίου με ειδική επίστρωση πολυμερούς σιλικόνης (PDMS). Λειτουργεί ως παθητικό «ψυγείο προς το διάστημα», επιτρέποντας στο ορατό ηλιακό φως να περάσει, ενώ ταυτόχρονα εκπέμπει θερμότητα ως υπέρυθρη ακτινοβολία μεγάλου μήκους κύματος (LWIR) μέσω του λεγόμενου ατμοσφαιρικού παραθύρου της ζώνης όπου η ατμόσφαιρα της Γης επιτρέπει στη θερμότητα να διαφύγει στο ψυχρό διάστημα.
  • Φακός Fresnel: Το ηλιακό φως που διαπερνά το στρώμα ψύξης συγκεντρώνεται με υψηλή ακρίβεια από έναν φακό Fresnel σε μια μικρή εστιακή επιφάνεια.
  • Υβριδικός συλλέκτης PVT: Στο σημείο εστίασης βρίσκεται ένας φωτοβολταϊκός θερμικός συλλέκτης (PVT) βασισμένος σε αρσενικούχο γάλλιο (GaAs). Εκεί, το συγκεντρωμένο φως μετατρέπεται ταυτόχρονα σε ηλεκτρικό ρεύμα από το φωτοβολταϊκό στοιχείο και σε υψηλή θερμοκρασία από το θερμικό τμήμα.

Επειδή το θερμικό τμήμα είναι τοποθετημένο χαμηλότερα και παραμένει θερμικά απομονωμένο από το άνω διαφανές στρώμα, η υψηλή θερμοκρασία που παράγεται από τον ήλιο δεν επηρεάζει την απόδοση της ψύξης και αντίστροφα.

Εντυπωσιακές επιδόσεις σε πραγματικές δοκιμές

Κατά τις δοκιμές του πρωτοτύπου σε πραγματικές υπαίθριες συνθήκες, το υβριδικό σύστημα κατέγραψε εξαιρετικά αποτελέσματα:

  • Παθητική ψύξη: Το στρώμα ψύξης πέτυχε θερμοκρασία έως 6,5°C κάτω από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος κατά τη διάρκεια της ημέρας.
  • Ηλεκτρική ισχύς: Το φωτοβολταϊκό στοιχείο απέδωσε 60,6 W/m² ηλεκτρικής ισχύος.
  • Θερμική ενέργεια: Ο ηλιακός συλλέκτης άγγιξε θερμοκρασίες που έφτασαν τους 110,8°C.

Η εξέλιξη αυτή σηματοδοτεί ένα κρίσιμο βήμα στον τομέα της πράσινης τεχνολογίας, με τους ερευνητές να οραματίζονται στέγες και προσόψεις που θα λειτουργούν ως ενεργές επιφάνειες παραγωγής, ενώ παράλληλα η τεχνολογία μπορεί να αποδειχθεί πολύτιμη και για ενεργοβόρες εγκαταστάσεις όπως τα κέντρα δεδομένων (data centers) τεχνητής νοημοσύνης, τα οποία απαιτούν τεράστιες ποσότητες ενέργειας και συνεχή ψύξη.

Ακολουθήστε μας

Ακολουθήστε το Techmaniacs.gr στο Google News για να διαβάζετε πρώτοι όλα τα τεχνολογικά νέα, ή προσθέστε μας στον RSS feed reader και στα social media σας.

Baladis Koumpouras

Baladis Koumpouras

Editor in Chief @ techmaniacs.gr με μεγάλη αγάπη για τα κινητά τηλέφωνα και την επιστήμη. Ξεκίνησε το 2018 να εργάζεται στο techmaniacs.gr μετά από ένα σύντομο πέρασμα από myphone.gr και digitallife.gr. Από τότε συνεχίζει μέχρι και σήμερα να κάνει αυτό που αγαπάει. Περισσότερα στο https://baladiskoumpouras.link/

Tags: Science
Loading comments...
Loading more stories...
Loading reviews...

Μείνε ενημερωμένος

Ακολούθησέ μας στα social media και πρόσθεσέ μας στις αγαπημένες σου πηγές για να μη χάνεις καμία είδηση.