Ilmuwan merancang perangkat 'pintar' untuk memanen siang hari
Engine

Ilmuwan merancang perangkat ‘pintar’ untuk memanen siang hari


Peneliti di balik perangkat ‘pintar’ untuk memanen cahaya matahari adalah Asisten Profesor Yoo Seongwoo (kiri) dari Sekolah Teknik Elektro dan Elektronika dan Dr Charu Goel (kanan), Rekan Peneliti Utama di NTU’s The Photonics Institute Credit: NTU Singapore

Sebuah tim peneliti Nanyang Technological University, Singapura (NTU Singapura) telah merancang perangkat ‘pintar’ untuk memanen cahaya matahari dan mengirimkannya ke ruang bawah tanah, mengurangi kebutuhan untuk memanfaatkan sumber energi tradisional untuk penerangan.

Di Singapura, pihak berwenang sedang mencari kemungkinan untuk menggali lebih dalam di bawah tanah untuk menciptakan ruang baru untuk infrastruktur, penyimpanan, dan utilitas. Oleh karena itu, permintaan penerangan bawah tanah sepanjang waktu diperkirakan akan meningkat di masa depan.

Untuk mengembangkan perangkat pemanen siang hari yang dapat memenuhi kebutuhan ini secara berkelanjutan, tim NTU mengambil inspirasi dari kaca pembesar, yang dapat digunakan untuk memfokuskan sinar matahari ke satu titik.

Mereka menggunakan bola akrilik siap pakai, satu serat optik plastik — sejenis kabel yang membawa seberkas cahaya dari satu ujung ke ujung lainnya — dan motor dengan bantuan chip komputer.

Perangkat berada di atas tanah dan seperti lensa kaca pembesar, bola akrilik bertindak sebagai konsentrator surya, memungkinkan sinar matahari paralel membentuk fokus yang tajam di sisi yang berlawanan. Sinar matahari yang difokuskan kemudian dikumpulkan ke salah satu ujung kabel serat dan diangkut sepanjang itu ke ujung yang ditempatkan di bawah tanah. Cahaya kemudian dipancarkan melalui ujung kabel fiber secara langsung.

Pada saat yang sama, motor kecil — dibantu oleh chip komputer — secara otomatis menyesuaikan posisi ujung pengumpul serat, untuk mengoptimalkan jumlah sinar matahari yang dapat diterima dan diangkut saat matahari bergerak melintasi langit.

Dikembangkan oleh Asisten Profesor Yoo Seongwoo dari Sekolah Teknik Elektro dan Elektronika dan Dr. Charu Goel, Rekan Peneliti Utama di The Photonics Institute NTU, inovasi tersebut dilaporkan dalam jurnal ilmiah peer-review. Energi matahari awal bulan ini.

Perangkat ini mengatasi beberapa keterbatasan teknologi pemanenan tenaga surya saat ini. Pada konsentrator surya konvensional, cermin besar dan melengkung digerakkan oleh motor tugas berat untuk menyelaraskan piringan cermin ke matahari. Komponen dalam sistem tersebut juga terpapar faktor lingkungan seperti kelembapan, sehingga meningkatkan persyaratan pemeliharaan.

Ilmuwan NTU Singapura merancang perangkat'pintar' untuk memanen siang hari

Bola akrilik (kanan) perangkat bertindak sebagai konsentrator surya, memungkinkan sinar matahari membentuk fokus yang tajam. Sinar matahari yang terfokus kemudian dikumpulkan ke salah satu ujung kabel fiber (kiri) dan dipancarkan melalui ujung lainnya secara langsung. Kredit: NTU Singapura

Perangkat NTU, bagaimanapun, dirancang untuk menggunakan bentuk bulat bola akrilik, membersihkan sistem motor tugas berat agar sejajar dengan matahari, dan membuatnya kompak.

Prototipe yang dirancang oleh para peneliti ini memiliki berat 10 kg dan memiliki total tinggi 50 cm. Untuk melindungi bola akrilik dari kondisi lingkungan (sinar ultraviolet, debu, dll.), Peneliti juga membangun penutup berbentuk kubah transparan setebal 3mm menggunakan polikarbonat.

Perangkat cukup kompak untuk dipasang sebagai tiang lampu

Asst Prof Yoo, penulis utama studi tersebut mengatakan, “Inovasi kami terdiri dari bahan siap pakai yang tersedia secara komersial, sehingga berpotensi sangat mudah untuk dibuat dalam skala besar. Karena keterbatasan ruang di kota-kota padat penduduk, kami sengaja merancang panen siang hari. sistem menjadi ringan dan kompak. Ini akan memudahkan perangkat kami untuk dimasukkan ke dalam infrastruktur yang ada di lingkungan perkotaan. “

Tim NTU yakin perangkat ini cocok untuk dipasang sebagai tiang lampu konvensional di atas tanah. Ini akan memungkinkan inovasi digunakan dalam dua cara: perangkat untuk memanen sinar matahari di siang hari untuk menerangi ruang bawah tanah, dan lampu jalan untuk menerangi di atas tanah pada malam hari menggunakan listrik.

Penelitian para ilmuwan NTU ini merupakan contoh dari visi Smart Campus NTU yang bertujuan untuk mengembangkan solusi berteknologi maju untuk masa depan yang berkelanjutan.

Pemosisian otomatis ‘pintar’ untuk memanen sinar matahari maksimal

Saat matahari bergerak melintasi langit sepanjang hari, begitu pula posisi fokus sinar matahari di dalam bola akrilik. Untuk memastikan bahwa sinar matahari maksimum dikumpulkan dan diangkut ke kabel serat sepanjang hari, sistem menggunakan mekanisme berbasis chip komputer untuk melacak sinar matahari.

Ide cemerlang: Siang hari sekarang dapat dibawa ke bawah tanah, berkat para ilmuwan NTU Singapura yang telah membangun perangkat ‘pintar’ untuk memanen cahaya matahari untuk menerangi ruang bawah tanah. Seperti kaca pembesar, perangkat berbentuk seperti bola kristal memfokuskan sinar matahari ke satu titik di mana ia dikumpulkan di ujung kabel serat kemudian diangkut ke ujung lainnya yang digunakan di bawah tanah tempat cahaya dipancarkan. Ini mengurangi kebutuhan untuk memanfaatkan sumber energi tradisional untuk penerangan. Kredit: NTU Singapura

Koordinat Global Positioning System (GPS) dari lokasi perangkat telah dimuat sebelumnya ke dalam sistem, memungkinkannya untuk menentukan tempat di mana sinar matahari maksimum harus difokuskan pada waktu tertentu. Dua motor kecil kemudian digunakan untuk secara otomatis menyesuaikan posisi serat untuk menangkap dan mengangkut sinar matahari dari titik fokus pada interval satu menit.

Untuk menjamin kemampuan pemosisian otomatis perangkat, sepasang sensor yang mengukur kecerahan cahaya juga ditempatkan di sekitar ujung kabel serat yang mengumpulkan sinar matahari. Setiap kali sensor mendeteksi ketidakkonsistenan dalam pengukuran cahaya, motor kecil secara otomatis aktif untuk menyesuaikan posisi kabel hingga nilai pada sensor sama. Ini menunjukkan bahwa serat menangkap sinar matahari dalam jumlah maksimum yang mungkin.

Saat hujan atau langit mendung ketika tidak ada cukup sinar matahari untuk dikumpulkan dan diangkut di bawah tanah, bohlam LED bertenaga listrik yang dipasang tepat di sebelah ujung kabel serat yang memancarkan, akan menyala secara otomatis. Ini memastikan bahwa perangkat dapat menerangi ruang bawah tanah sepanjang hari tanpa gangguan.

Berkinerja lebih baik daripada bohlam LED

Dalam percobaan di gudang gelap gulita (untuk mensimulasikan lingkungan bawah tanah), para peneliti NTU menemukan keampuhan cahaya perangkat tersebut — ukuran seberapa baik sumber cahaya menghasilkan cahaya tampak menggunakan daya listrik 1 Watt – berada pada 230 lumens / Watt .

Ini jauh melebihi yang direkam oleh bohlam LED yang tersedia secara komersial, yang memiliki keluaran khas 90 lumens / Watt. Kualitas keluaran cahaya dari perangkat pintar NTU juga sebanding dengan sistem pemanenan siang hari yang tersedia secara komersial yang jauh lebih mahal.

Dr. Charu, yang merupakan penulis pertama studi tersebut, berkata, “Kemanjuran cahaya dari perangkat berbiaya rendah kami membuktikan bahwa perangkat ini sangat sesuai untuk aplikasi pencahayaan tingkat rendah, seperti tempat parkir mobil, lift, dan jalan setapak bawah tanah di daerah padat. kota. Ini juga mudah diskalakan. Karena kapasitas penangkapan cahaya dari lensa bola sebanding dengan ukurannya, kami dapat menyesuaikan perangkat ke daya optik keluaran yang diinginkan dengan menggantinya dengan bola yang lebih besar atau lebih kecil. “

Michael Chia, Managing Director di Technolite, sebuah agensi yang berfokus pada desain yang berbasis di Singapura yang mengkhususkan diri pada pencahayaan, dan kolaborator industri dari studi penelitian tersebut berkata, “Merupakan kehormatan dan kehormatan bagi kami untuk melakukan perjalanan inovasi ini bersama NTU. Sementara kami memiliki komersial dan pengetahuan aplikasi, pengetahuan mendalam NTU dari perspektif teknis telah membawa pelaksanaan proyek ke tingkat berikutnya yang melampaui harapan kami. “

Ke depan, perusahaan pencahayaan sedang mencari cara untuk kemungkinan menggabungkan perangkat pintar atau konsep terkait ke dalam proyek industrinya untuk meningkatkan efisiensi dan keberlanjutan.


Memantau pembakaran lemak tubuh dengan mengambil sampel nafas


Informasi lebih lanjut:
Charu Goel dkk, Sistem pemanenan siang hari hybrid menggunakan konsentrator lensa bola statis dan serat optik bergerak, Energi matahari (2021). DOI: 10.1016 / j.solener.2020.12.071

Disediakan oleh Universitas Teknologi Nanyang

Kutipan: Ilmuwan merancang perangkat ‘pintar’ untuk memanen siang hari (2021, 31 Maret) diambil pada 31 Maret 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-03-scientists-smart-device-harvest-daylight.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten tersebut disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Lagu togel