Haine cu aer condiționat. Alimentarea se face cu panouri solare ultra subțiri

Japonezii înving canicula cu haine cu aer condiționat. Personalul de la Expo 2025 experimentează noua tehnologie din vestele utilitare alimentate de soare. Puternice, dar ușor degradabile.

Haine cu aer condiționat

Dezvoltate de Toyoda Gosei, o companie din grupul Toyota, în colaborare cu Enecoat Technologies, un start-up în domeniul celulelor solare, și cu producătorul de textile Seiren, vestele utilitare sunt echipate cu panouri solare ultra-subțiri, flexibile, care cântăresc mai puțin de patru grame fiecare – mai ușoare decât o singură foaie de hârtie – și alimentează ventilatoarele de gât pentru a menține răcoarea la purtător.

Aceste „pelicule” solare nu sunt ca panourile de siliciu instalate pe acoperișuri sau pe fermele solare, care reprezintă 98% din piața energiei solare din prezent. În schimb, ele sunt realizate din perovskite, o familie de cristale care au aceeași structură caracteristică.

Celulele solare perovskite sunt mai ușoare, mai ieftine de produs și pot fi reglate pentru a absorbi o gamă mai largă de lumină, inclusiv în spectrul vizibil și în infraroșu apropiat. Ele pot fi încărcate chiar și „la umbră, pe vreme ploioasă și înnorată”, spune Shinichiro Fuki, directorul echipei Toyoda Gosei din spatele vestei, conform CNN.

În laborator, pelicula solară Enecoat a atins o eficiență de 21,2%, ceea ce înseamnă că aproximativ o cincime din energia solară este transformată în electricitate. Acum, acesta este testat în condiții reale la Expo.

Echipa colectează zilnic date privind modul în care reacționează la diferite condiții climatice, cum ar fi radiația solară și temperatura, precum și performanța bateriei mobile la care se conectează, care se așteaptă să se încarce complet în cinci până la 10 ore.

Potrivit lui Fuki, proiectul este o „inițiativă în premieră mondială” de integrare a celulelor solare perovskite în obiecte portabile.

„Sperăm că oamenii care lucrează într-un mediu în care nu pot obține cu ușurință energie fără energie solară îl vor folosi și purta”, adaugă el.

Solar cu lumină slabă

Perovskitele pot fi găsite în natură sau fabricate în laborator, iar utilizarea lor în celulele solare a fost demonstrată pentru prima dată în 2009 de către cercetătorii din Japonia.

În condiții de laborator, perovskitele au obținut randamente de conversie a energiei de peste 26% – aproximativ la fel ca cele mai performante panouri solare din siliciu din prezent, care aproape și-au atins limita de eficiență.

Unul dintre cele mai mari avantaje ale perovskitelor este capacitatea lor de „a genera energie în interior sau în medii cu luminozitate scăzută”, spune Tamotsu Horiuchi, director și director tehnologic la Enecoat Technologies.

„În interior, în loc de lumina soarelui, lumina LED-urilor, a luminilor fluorescente sau a luminilor similare va fi utilizată pentru a produce energie”, spune Horiuchi. Și pentru că sunt mai flexibile și mai ușoare decât panourile din siliciu, „putem instala panouri solare chiar și în locuri în care era imposibil înainte”, adaugă el – cum ar fi acoperișurile care nu pot susține panouri solare din siliciu, care pot cântări până la aproximativ 23 de kilograme (50 pounds).

Vestele nu sunt singura demonstrație de perovskite de la Expo: Compania poloneză Saule Technologies a implementat celule solare curbate în „stâlpi inteligenți” care alimentează iluminatul stradal, camerele de securitate, semnalizarea digitală și încărcarea fără fir, iar compania japoneză Sekisui Chemical își demonstrează pelicula solară de un milimetru grosime pe acoperișul stației de autobuz a evenimentului.

La pavilionul Panasonic Group, celulele solare perovskite intercalate între straturi de sticlă pentru a oferi o durabilitate sporită au fost transformate într-o fațadă artistică pentru a prezenta potențialul estetic al tehnologiei.

„Panourile solare actuale (din silicon) sunt dificil de instalat în spațiul nostru de locuit”, spune Yoshiteru Hara, directorul tehnic al pavilionului Panasonic de la Expo 2025 Osaka. „Trebuie să realizăm un echilibru între design și eficiența generării de energie”.

Puternic, dar ușor degradabil

Japonia investește masiv în tehnologia perovskită pentru a atinge obiectivele ambițioase de a genera 20 gigawați de energie solară până în 2040, echivalentul energiei produse de aproximativ 20 de centrale nucleare tipice. Japonia este al doilea mare producător mondial de iod, un ingredient-cheie în perovskite, iar terenul muntos al țării limitează potențialul de dezvoltare a fermelor solare tradiționale, care necesită suprafețe uriașe de teren plat.

Cu toate acestea, în ciuda avantajelor, perovskitele se degradează mai repede decât siliciul atunci când sunt expuse la căldură, umiditate sau raze UV, pierzându-și eficiența în câțiva ani, luni sau chiar săptămâni.

„Toată lumea lucrează acum la stabilitate: acesta este singurul lucru care lipsește perovskitelor și pe care încă nu îl au în comparație cu siliciul”, spune Dr. Hashini Perera, cercetător postuniversitar la Institutul de Tehnologie Avansată al Universității Surrey, unde studiază perovskitele.

Cercetătorii explorează diferite modalități de a face perovskitele mai durabile, cum ar fi adăugarea de „agenți stabilizatori” sau învelirea filmului în straturi protectoare, cum ar fi sticla, spune Perera, ale cărui cercetări recente au descoperit o metodă care ar putea crește de zece ori durata de viață a materialului.

O altă provocare a perovskitelor este faptul că acestea conțin plumb, care este toxic. Studiile au arătat că, în caz de deteriorare, acesta ar putea prezenta un risc pentru mediu, însă Perera afirmă că potențialul de scurgere a plumbului este foarte scăzut, în special cu ajutorul unor metode robuste de încapsulare.

În timp ce celulele solare care utilizează doar perovskită ar putea avea încă un drum lung până la comercializare, aceasta îmbunătățește deja panourile existente: anul trecut, Oxford PV, o companie rezultată din departamentul de fizică al Universității din Oxford, a lansat primele panouri comerciale tandem perovskită-supra-siliciu în SUA, oferind cu până la 20% mai multă energie decât celulele de siliciu independente.

„Este un mare pas înainte pentru perovskite”, spune Perera.

Capacitatea perovskitei de a aduce generarea de energie în zonele urbane, mai aproape de locul în care este utilizată, va face, de asemenea, orașele viitoare mai eficiente, spune Horiuchi, director de tehnologie la Enecoat.

„Este mai eficient să folosim electricitatea generată chiar acolo (la fața locului) pentru a alimenta clădirea în sine”, spune Horiuchi, adăugând: „Același lucru este valabil și pentru îmbrăcăminte. Cred că cel mai bun mod de a o utiliza este… pe un smartwatch sau pe smartphone. Cred că ar fi bine să o dezvoltăm în acest fel.”