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pte20210217023 Forschung/Entwicklung, Umwelt/Energie

Bunte Solarfenster liefern auch Nachtstrom

Lumineszierende Solarkonzentratoren sollen Energieprobleme von Gebäuden endlich lösen


Farbenfrohe Testpanels für Solarfenster entwickelt (Foto: rice.edu, Yilin Li)
Farbenfrohe Testpanels für Solarfenster entwickelt (Foto: rice.edu, Yilin Li)

Houston (pte023/17.02.2021/13:55) - Forscher der Rice University http://rice.edu haben sogenannte lumineszierende Solarkonzentratoren (LSCs) in den Fensterscheiben von Gebäuden entwickelt, die Licht mit bestimmten Wellenlängen absorbieren und an Solarzellen an ihren Rändern weiterleiten. Die LSCs bestehen aus einem konjugierten Polymer, das in Sandwich-Bauweise zwischen zwei Fensterlagen eingebettet wird. Das Ganze funktioniert mit verschiedenen Farben und liefert auch in der Nacht Energie.

Integrierte Photovoltaik

"Die Motivation für dieses Projekt ist es, Probleme der Energieversorgung von Gebäuden mithilfe von integrierter Photovoltaik zu lösen", erklärt Yilin Li, Postdoc-Student an der School of Engineering der Rice University. Heutzutage sei es üblich, dass größere Solaranlagen extern angebracht werden - meistens auf den Dächern der Häuser. "Diese Anlagen haben das Problem, dass sie immer auf die Sonne ausgerichtet werden müssen, um eine maximale Effizienz zu erreichen. Außerdem schauen sie nicht sehr ansprechend aus", meint der Experte.

Mit dem neuen System könnte sich das nun bald grundlegend ändern. "Warum sollte man nicht einfach bunte, transparente und lichtdurchlässige Solarkollektoren direkt in die Gebäudestruktur integrieren können", erläutert Li den zentralen Kern seiner Idee. Diese sei letztlich auch praktisch gesehen sehr gut umsetzbar. Etwa mit konjugierten Polymeren, die als mittlere Schicht zwischen zwei klaren Acrylpanelen eingebunden werden. "Wenn man die molekularen Bestandteile anpasst, kann man auf diese Weise Licht in einer ganzen Reihe von Farben absorbieren und konzentriert an Solarzellen weiterleiten", so der Wissenschaftler.

Effizienzrate von 2,9 Prozent

Die farbenfrohe Optik und nahtlose Integration in die Gebäudestruktur hat derzeit allerdings noch einen gravierenden Nachteil: Im Vergleich zu heute üblichen Solaranlagen, die im Schnitt knapp 20 Prozent des einstrahlenden Sonnenlichts in Energie verwandeln können, kommt das Testsystem, das Li und sein Team gebaut haben, nur auf eine Effizienzrate von 2,9 Prozent.

"Im Gegensatz zu einer Standardanlage am Dach hören LSC-Fenster aber nie zu arbeiten auf", stellt der Forscher klar. Sie wandeln nämlich auch dann noch Licht in Energie um, wenn die Sonne schon längst untergegangen ist. "Tatsächlich haben Tests gezeigt, dass sie sogar effizienter sind, wenn sie Umgebungslicht von LEDs im Inneren von Gebäuden umwandeln. Und das, obwohl direktes Sonnenlicht an die 100 Mal stärker ist", schildert Li abschließend.

(Ende)
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