Τα διάφορα κτίρια στις μέρες μας παράγουν ηλεκτρική ενέργεια, θέρμανση και ψύξη από πλήθος διαφορετικών συστημάτων που έχουν εγκατεστημένα και ανάλογα με τις προτιμήσεις του ιδιοκτήτη. To Karlsruhe Institute of Technology όμως, έχει μια εναλλακτική πρόταση, με ένα νέο υβριδικό σύστημα που μπορεί να προσφέρει ταυτόχρονα ηλεκτρική ενέργεια, θέρμανση και ψύξη.
Πρόκειται για ένα υβριδικό σύστημα, το οποίο συνδυάζει δύο πηγές ενέργειας. της θερμικής ηλιακής ενέργειας από τον ήλιο και το ψυχρό του διαστήματος.
Συγκεκριμένα, στην καρδιά του νέου συστήματος συναντούμε ένα διαφανές στρώμα ψύξης που εκπέμπει θερμότητα στο διάστημα υπό μορφή υπέρυθρης ακτινοβολίας, επιτρέποντας όμως τη διέλευση του ηλιακού φωτός.
Τα αποτελέσματα της έρευνάς τους έχουν δημοσιευτεί στο επιστημονικό περιοδικό Cell Reports Physical Science (DOI: 10.1016/j.xcrp.2026.103492) και ίσως δώσουν λύση σε ένα πρακτικό πρόβλημα που αντιμετωπίζουν πολλοί ιδιοκτήτες ακινήτων.
Πώς δηλαδή με ένα και μόνο σύστημα να πετύχουν ανάλογα με τις επικρατούσες καιρικές συνθήκες, είτε τη θέρμανση του σπιτιού, είτε την ψύξη του κατά τη διάρκεια των καλοκαιρινών μηνών, είτε την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.
Το πρόβλημα που υπάρχει και η λύση που φέρνει το KIT
Ένα από τα μεγαλύτερα προβλήματα που έρχεται να λύσει η εν λόγω πρόταση είναι ότι τα διαφορετικά συστήματα και οι διάφορες τεχνολογίες που χρησιμοποιούμε για την ψύξη του χώρου μας, είτε για τη θέρμανση αυτού, είτε ακόμη και για την παραγωγή ενέργειας για αυτοκατανάλωση, περιορίζονται από τον διαθέσιμο χώρο του διαμερίσματος ή της οικίας μας.
Η ριζική όμως αυτή πρόταση των ερευνητών λύνει το εν λόγω πρόβλημα, καθώς ταυτόχρονα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για ψύξη, θέρμανση ή και παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Και όλα αυτά από μία και μόνο επιφάνεια.
Μάλιστα, σύμφωνα με το επίσημο δελτίο τύπου που κυκλοφόρησαν οι επιστήμονες, μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις ήταν να αντιμετωπίσουν δύο εντελώς διαφορετικές διαδικασίες, φέρνοντας μαζί στην επιφάνεια ενός μηχανισμού τη φωτιά και τον πάγο, όπως αναφέρει χαρακτηριστικά ο επικεφαλής του Hybrid Solar Technologies Lab του KIT, Dr Gan Huang
Πως λειτουργεί;
Για να μπορέσουμε να το καταλάβουμε όλοι, ο μηχανισμός που αξιοποιεί το σύστημα για να μπορέσει να λειτουργήσει αποτελεσματικά χωρίς η μία λειτουργία του να επηρεάζει την αποτελεσματικότητα της άλλης σε καμία περίπτωση είναι ο εξής:
- Το πάνω διαφανές στρώμα που διαθέτει λειτουργεί σαν ένα ψυγείο προς το διάστημα, δηλαδή αφήνει το ηλιακό φως να περάσει, αλλά ταυτόχρονα εκπέμπει θερμότητα ως υπέρυθρη ακτινοβολία προς το διάστημα μέσω του λεγόμενου ατμοσφαιρικού παραθύρου.
Πρόκειται δηλαδή για ένα συγκεκριμένο εύρος μήκους κύματος, στο οποίο η ατμόσφαιρα του πλανήτη μας είναι σχετικά διαφανής στην υπέρυθρη θερμική ακτινοβολία, επιτρέποντάς την να διαφύγει στο διάστημα.
Στη συνέχεια το ηλιακό φως περνά μέσα από αυτό το στρώμα και φτάνει σε έναν φακό Fresnel, ο οποίος το συγκεντρώνει σε μια πολύ μικρή περιοχή. Εκεί βρίσκεται ένας υβριδικός φωτοβολταϊκός θερμικός συλλέκτης PVT, όπου το φως του ήλιου μετατρέπεται ταυτόχρονα σε ηλεκτρική ενέργεια από το φωτοβολταϊκό και σε θερμότητα από το θερμικό τμήμα.
Όπως αναφέραμε και προηγουμένως, το θερμικό τμήμα βρίσκεται κάτω και ξεχωριστά από το ψυχρό διαφανές στρώμα, με αποτέλεσμα η θερμότητα που συλλέγεται από τον ήλιο να μην επηρεάζει την αποτελεσματικότητα της ψύξης και αντίστροφα.
Το σύστημα δηλαδή αφήνει αφενός τον ήλιο να περάσει για να παράγει ηλεκτρισμό και θερμότητα, ενώ ταυτόχρονα στέλνει τη δική του θερμότητα προς το κρύο διάστημα. Στις δοκιμές αναφέρθηκαν έως 6,5°C κάτω από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος, 60,6 W/m² ηλεκτρικής ισχύος και θερμοκρασίες έως 110,8°C.
