Pendinginan radiasi dan pemanas matahari dari satu sistem, tidak membutuhkan listrik
Semiconductor

Pendinginan radiasi dan pemanas matahari dari satu sistem, tidak membutuhkan listrik


Kredit: Universitas di Buffalo

Pendinginan pasif, seperti naungan yang diberikan pohon, telah ada selamanya.

Baru-baru ini, para peneliti telah mengeksplorasi bagaimana mengisi turbo dengan teknik pendinginan pasif — yang dikenal sebagai pendinginan radiasi atau langit — dengan penahan sinar matahari, material nano yang mengeluarkan panas dari atap bangunan. Sementara kemajuan telah dibuat, teknologi ramah lingkungan ini tidak biasa karena para peneliti telah berjuang untuk memaksimalkan kemampuan pendinginan material.

Penelitian baru yang dipimpin oleh insinyur University at Buffalo membuat kemajuan yang signifikan di bidang ini.

Sebuah studi yang diterbitkan 8 Februari di jurnal Laporan Sel Ilmu Fisik menjelaskan sistem pendingin radiatif yang dirancang secara unik yang:

  • Menurunkan suhu di dalam sistem pengujian di lingkungan luar ruangan di bawah sinar matahari langsung lebih dari 12 derajat Celcius (22 derajat Fahrenheit).
  • Menurunkan suhu kotak uji di laboratorium, yang dimaksudkan untuk mensimulasikan malam, lebih dari 14 derajat Celcius (25 derajat Fahrenheit).
  • Secara bersamaan menangkap cukup tenaga surya yang dapat digunakan untuk memanaskan air hingga sekitar 60 derajat Celcius (140 derajat Fahrenheit).

Sementara sistem yang diuji hanya berukuran 70 sentimeter (27,5 inci) persegi, pada akhirnya dapat ditingkatkan untuk menutupi atap, kata para insinyur, dengan tujuan mengurangi ketergantungan masyarakat pada bahan bakar fosil untuk pendinginan dan pemanasan. Itu juga dapat membantu masyarakat dengan akses terbatas ke listrik.

“Ada kebutuhan besar untuk pemanasan dan pendinginan dalam kehidupan kita sehari-hari, terutama pendinginan di dunia yang memanas,” kata penulis utama studi tersebut, Qiaoqiang Gan, Ph.D., profesor teknik kelistrikan di Fakultas Teknik dan Sains Terapan UB.

Tim peneliti termasuk Zongfu Yu, Ph.D., University of Wisconsin-Madison; Boon Ooi, Ph.D., Universitas Sains dan Teknologi Raja Abdullah (KAUST) di Arab Saudi; dan anggota lab Gan di UB, dan lab Ooi di KAUST.

Desain sistem dan material kunci sukses

Sistem ini terdiri dari apa yang pada dasarnya adalah dua cermin, terbuat dari 10 lapisan perak dan silikon dioksida yang sangat tipis, yang ditempatkan dalam bentuk V.

Pendinginan radiasi dan pemanas matahari dari satu sistem, tidak membutuhkan listrik

Sistem menurunkan suhu di dalam sistem pengujian di lingkungan luar ruangan di bawah sinar matahari langsung lebih dari 12 derajat Celcius (22 derajat Fahrenheit). Kredit: Universitas di Buffalo

Cermin ini menyerap sinar matahari yang masuk, mengubah tenaga surya dari gelombang tampak dan gelombang inframerah dekat menjadi panas. Cermin juga memantulkan gelombang inframerah-tengah dari sebuah “pemancar” (kotak vertikal di antara dua cermin), yang kemudian memantulkan panas yang mereka bawa ke langit.

“Karena emisi termal dari kedua permukaan pemancar panas pusat dipantulkan ke langit, kepadatan daya pendinginan lokal pada pemancar ini menjadi dua kali lipat, menghasilkan rekor penurunan suhu tinggi,” kata Gan.

“Kebanyakan sistem pendingin radiasi menyebarkan energi matahari, yang membatasi kemampuan sistem pendingin,” kata Gan. “Bahkan dengan pemilihan spektral yang sempurna, batas atas daya pendinginan dengan suhu sekitar 25 derajat Celcius adalah sekitar 160 watt per meter persegi. Sebaliknya, energi matahari sekitar 1000 watt per meter persegi di atas sistem tersebut adalah terbuang percuma. “

Perusahaan spin-off bertujuan untuk mengkomersialkan teknologi

Gan mendirikan perusahaan spin-off, Sunny Clean Water LLC, yang mencari mitra untuk mengkomersialkan teknologi ini.

“Salah satu inovasi utama sistem kami adalah kemampuan untuk memisahkan dan mempertahankan pemanas matahari dan pendinginan radiasi di berbagai komponen dalam satu sistem,” kata rekan penulis pertama Lyu Zhou, Ph.D. kandidat di bidang teknik kelistrikan di Sekolah Teknik dan Ilmu Terapan. “Pada malam hari, pendinginan radiatif itu mudah karena kita tidak memiliki masukan matahari, jadi emisi termal keluar begitu saja dan kita menyadari pendinginan radiatif dengan mudah. ​​Tapi pendinginan siang hari merupakan tantangan karena matahari bersinar. Dalam situasi ini, Anda perlu melakukannya. temukan strategi untuk memisahkan pemanas matahari dari area pendingin. “

Pekerjaan ini dibangun berdasarkan penelitian sebelumnya yang dipimpin oleh laboratorium Gan yang melibatkan pembuatan sistem berbentuk kerucut untuk pendinginan bebas listrik di kota-kota padat untuk beradaptasi dengan perubahan iklim.

“Arsitektur dua sisi yang baru mewujudkan rekor kepadatan daya pendinginan lokal melebihi 280 watt per meter persegi. Di bawah tekanan atmosfer standar tanpa isolasi termal vakum, kami menyadari penurunan suhu 14,5 derajat Celcius di bawah suhu lingkungan di lingkungan laboratorium, dan lebih dari 12 derajat Celcius dalam tes di luar ruangan menggunakan sistem eksperimental sederhana, “kata rekan penulis pertama lainnya, Haomin Song, Ph.D., asisten profesor peneliti teknik elektro di Sekolah Teknik dan Ilmu Terapan.

“Yang penting, sistem kami tidak hanya menyia-nyiakan energi masukan matahari. Sebaliknya, energi matahari diserap oleh cermin selektif spektral matahari, dan dapat digunakan untuk pemanas air tenaga surya, yang banyak digunakan sebagai perangkat hemat energi di negara berkembang. , “kata Gan. “Ia dapat mempertahankan efek pemanasan matahari dan pendinginan radiasi dalam satu sistem tanpa membutuhkan listrik. Ini benar-benar semacam sistem ‘ajaib’ dari es dan cemara.”

Tim peneliti akan terus menyelidiki cara-cara untuk meningkatkan teknologi, termasuk meneliti cara menangkap tenaga surya yang cukup untuk merebus air, sehingga cocok untuk diminum.


Pendingin radiasi yang mendingin bahkan di bawah sinar matahari


Informasi lebih lanjut:
Lyu Zhou et al, Pendinginan radiatif terkonsentrasi hibrida dan pemanas matahari dalam satu sistem, Laporan Sel Ilmu Fisik, 08 Februari 2021. DOI: doi.org/10.1016/j.xcrp.2021.100338

Disediakan oleh Universitas di Buffalo

Kutipan: Pendinginan radiasi dan pemanas matahari dari satu sistem, tidak perlu listrik (2021, 8 Februari) diakses 8 Februari 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-02-radiative-cooling-solar-electricity.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 disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : http://54.248.59.145/