Een team van ingenieurs van Stanford University heeft een zonnecel ontwikkeld die 's nachts wat elektriciteit kan opwekken. Deze fotovoltaïsche (PV) cel maakt gebruik van een proces dat stralingskoeling wordt genoemd om 24 uur per dag hernieuwbare energie op te wekken.
Het onderzoek komt op een moment waarop het aantal zonne-energiebanen en residentiële installaties stijgt. Hoewel standaardzonnepanelen overdag elektriciteit kunnen leveren, kan dit apparaat dienen als een “continue hernieuwbare energiebron voor zowel overdag als ‘s nachts”, aldus de studie die deze week in het tijdschrift Applied Physics Letters is gepubliceerd.
Het apparaat bevat een thermo-elektrische generator, die elektriciteit kan onttrekken aan het kleine temperatuurverschil tussen de omgevingslucht en de zonnecel zelf. “Onze aanpak kan nachtelijke stand-byverlichting en stroom bieden in off-grid- en mini-grid-toepassingen, waar [zonne]celinstallaties aan populariteit winnen”, aldus de studie.
"Overdag komt er licht van de zon naar binnen en valt op de zonnecel, maar 's nachts gebeurt iets omgekeerds", zegt Assawaworrarit. Dat komt omdat zonnepanelen infraroodstraling uitzenden, zoals alles warmer dan het absolute nulpunt. “Er gaat eigenlijk licht uit [van het zonnepaneel] en dat gebruiken we om 's nachts elektriciteit op te wekken. De fotonen die de nachtelijke hemel ingaan, koelen de zonnecel feitelijk af”, zegt hij.
Wanneer deze fotonen het hemeloppervlak van het zonnepaneel verlaten, dragen ze warmte met zich mee. Dat betekent dat op een heldere nacht – wanneer er geen wolken zijn die infrarood licht terug naar de aarde reflecteren – het oppervlak van een zonnepaneel een paar graden koeler zal zijn dan de lucht eromheen. Dat temperatuurverschil is waar Assawaworrarit en zijn collega's misbruik van maken. Een thermo-elektrisch generatorapparaat kan een deel van de warmte opvangen die uit de warmere lucht naar het koelere zonnepaneel stroomt en deze omzetten in elektriciteit.
Op een heldere nacht genereert het apparaat dat Assawaworrarit op het dak van Stanford heeft getest ongeveer vijftig milliwatt voor elke vierkante meter zonnepaneel (50 mW/m2). “Ik denk dat dat waarschijnlijk een recordaantal is”, zegt hij. Maar Assawaworrarit en zijn team stoppen daar niet. Hij zegt dat zo'n apparaat met een paar verbeteringen (en op een goede locatie) twee keer zoveel elektriciteit kan opwekken.
“De theoretische limiet ligt waarschijnlijk op ongeveer één of twee watt per vierkante meter”, zegt hij. “Dat is geen enorm aantal, maar er zijn veel toepassingen” waarbij dat soort energie 's nachts van pas zou kunnen komen.
Minigridtoepassingen verwijzen naar onafhankelijke elektriciteitsnetwerken. Deze kunnen worden gebruikt wanneer een populatie te klein of te ver weg is om het netwerk uit te breiden. Pas onlangs daalde de prijs van zonne-energie en werd het veel betaalbaarder. Sommige bedrijven hebben zich bij het programma aangesloten en Californië heeft zelfs de overstap naar zonne-energie gestimuleerd.
Terwijl de oorlog in Oekraïne voortduurt, vertelde Abigail Ross Hopper, president en CEO van Solar Energy Industries Association, de nationale handelsvereniging voor de zonne-energie-industrie, aan CNBC dat investeren in energiealternatieven belangrijk is.
“In het licht van de mondiale aanbodonzekerheid moeten we de productie van schone energie opvoeren en onze afhankelijkheid van vijandige landen voor onze energiebehoeften elimineren”, aldus de CEO.