Η ηλιακή βαφή είναι μια βαφή που, εκτός από την παροχή χρώματος και προστασίας σε επιφάνειες (τοίχους, πόρτες, πεζοδρόμια κ.λπ.), έχει την ικανότητα να αντιδρά στο ηλιακό φως για να παράγει καθαρή και βιώσιμη ενέργεια.
Υπάρχουν δύο τύποι αυτών των χρωμάτων: ένα που παράγει ηλεκτρική ενέργεια, το οποίο μελετήθηκε και αναπτύχθηκε πριν από μια δεκαετία, και μια νεότερη έκδοση που αντιδρά με τους υδρατμούς στον αέρα, χάρη στο ηλιακό φως, και είναι ικανή να παράγει υδρογόνο. Και τα δύο ηλιακά χρώματα είναι πολύ ενδιαφέροντα για την αξιοποίηση των φυσικών πόρων και την παραγωγή καθαρής, ανεξάντλητης ενέργειας. Μπορώ όμως να τα αγοράσω στα καταστήματα; Θα τα εξηγήσουμε όλα παρακάτω.
Προέλευση: από πού προέκυψε, εξέλιξη και ανάπτυξη
Η ανάγκη εξεύρεσης νέων τρόπων παραγωγής καθαρής και βιώσιμης ενέργειας έχει οδηγήσει πολλά πανεπιστήμια και οργανισμούς να μελετήσουν κάθε πιθανότητα. Για παράδειγμα, ερευνητές του Πανεπιστημίου Notre Dame στην Ιντιάνα των ΗΠΑ δημοσίευσαν ένα άρθρο στα τέλη του 2011 με τίτλο «Ηλιακή βαφή που ανταποκρίνεται στον ήλιο: Μια μετασχηματιστική προσέγγιση ενός βήματος για τον σχεδιασμό νανοκρυσταλλικών ηλιακών κυψελών», στο οποίο περιγράφουν λεπτομερώς την έρευνά τους και τις ιδιότητες αυτής της βαφής για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, παρόμοια με τα φωτοβολταϊκά ηλιακά πάνελ.
Για την ανάπτυξή τους, χρησιμοποίησαν μια πάστα χωρίς συνδετικό υλικό που αποτελείται από νανοσωματίδια ημιαγωγών CdS, CdSe και TiO2, η οποία εφαρμόστηκε σε μια αγώγιμη γυάλινη επιφάνεια και υποβλήθηκε σε ανόπτηση στους 473 K. Η συμπεριφορά φωτομετατροπής αυτών των ηλεκτροδίων ημιαγωγικής μεμβράνης αξιολογήθηκε σε ένα φωτοηλεκτροχημικό κύτταρο που αποτελείται από ένα αντίθετο ηλεκτρόδιο γραφενίου-Cu2S και ένα ζεύγος οξειδοαναγωγής σουλφιδίου/πολυσουλφιδίου. Κατά τη διάρκεια των δοκιμών, ελήφθησαν τάσεις ανοιχτού κυκλώματος έως 600 mV και ρεύμα βραχυκυκλώματος 3,1 mA/cm2 με τα ηλεκτρόδια CdS/TiO2 και CdSe/TiO2. Επιπλέον, επιτεύχθηκαν αποδόσεις μετατροπής ενέργειας που υπερέβαιναν το 1% για ηλιακά κύτταρα που κατασκευάστηκαν χρησιμοποιώντας τη συμβατική προσέγγιση απλής βούρτσας υπό συνθήκες περιβάλλοντος.
Αυτός ο τύπος χρώματος έχει ήδη εξελιχθεί σε εμπορικό προϊόν, που κατασκευάζεται από διάφορες εταιρείες όπως η SolarPaint Ltd., με έδρα το Ισραήλ. Βασιζόμενη στην αρχική έρευνα του Πανεπιστημίου Notre Dame, η SolarPaint ανέπτυξε και κατοχύρωσε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας το "Solar Paint" και το διαθέτει στην αγορά από το 2018. Όπως όμως αναφέρθηκε προηγουμένως, μια άλλη μελέτη από το Βασιλικό Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μελβούρνης (RMIT) ανέπτυξε ένα ηλιακό χρώμα ικανό να απορροφά υδρατμούς για την παραγωγή καυσίμου υδρογόνου. Πρόκειται για μια πραγματική επανάσταση στον τομέα των βιώσιμων υλικών - μια καθαρή πηγή ενέργειας ακριβώς στον τοίχο σας. Στην πραγματικότητα, το υδρογόνο θεωρείται μία από τις καθαρές πηγές ενέργειας του μέλλοντος. Αυτή η μελέτη είναι μόνο η αρχική φάση αυτού του νέου ηλιακού χρώματος και απαιτείται περαιτέρω έρευνα για την αξιοποίηση του υδρογόνου που μπορεί να παράγει, επομένως δεν θα έχουμε καλύτερα νέα για αρκετά χρόνια.
Χαρακτηριστικά της ηλιακής βαφής
Όταν μιλάμε για φωτοβολταϊκή ηλιακή βαφή, το μυστικό της τεχνολογίας που κατοχυρώνεται με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας από την εταιρεία SolarPaint είναι η χρήση «κβαντικών κουκκίδων», οι οποίες είναι οι παραγωγοί ενέργειας νανοσωματιδίων. Οι κβαντικές κουκκίδες αιωρούνται (αραιώνονται) σε ένα μείγμα νερού και αλκοόλης και μετατρέπονται σε ηλιακή βαφή. Στη συνέχεια, μπορεί να εφαρμοστεί σε οποιαδήποτε αγώγιμη επιφάνεια που συλλέγει ενέργεια χωρίς ειδικό εξοπλισμό. Το «πλέγμα ηλεκτροδίων» της SolarPaint (κατασκευασμένο από εξαιρετικά λεπτά σύρματα παρόμοια με κουνουπιέρα) και η εμποτισμένη με νανοσωματίδια επίστρωση της ηλιακής βαφής μπορούν να παράγουν ηλιακή ενέργεια όταν εφαρμόζονται σε στέγες, τοίχους και, στο μέλλον, ακόμη και δρόμους. Αυτή η τεχνολογία θα μπορούσε να αλλάξει τα δεδομένα για τα παραδοσιακά ηλιακά πάνελ, τα οποία σαφώς περιορίζονται από τις περιορισμένες εκτάσεις γης που παραδοσιακά χρησιμοποιούνται από τη βιομηχανία ηλιακής ενέργειας.
Πώς λειτουργεί;
Η ηλιακή βαφή , ή φωτοβολταϊκή ηλιακή βαφή, είναι μια εναλλακτική πηγή ηλιακής ενέργειας που χρησιμοποιεί βαφή για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας όταν εκτίθεται στο ηλιακό φως. Αυτή η ηλεκτρική ενέργεια μεταφέρεται στη συνέχεια σε μια μπαταρία αυτοκινήτου. Χάρη σε ένα υλικό που ονομάζεται περοβσκίτης, ο ψεκασμός αυτής της βαφής μετατρέπει οποιαδήποτε επιφάνεια σε ηλιακό πάνελ. Αποτελείται κυρίως από τιτανικό ασβέστιο και είναι φθηνότερο από το πυρίτιο για τα ηλιακά πάνελ. Επιπλέον, αυτά τα πάνελ μπορεί να είναι πολύ λεπτότερα από τα παραδοσιακά.
Βασίζεται σε πρόσφατες εξελίξεις στην έρευνα για τους νανοκρυστάλλους ημιαγωγών. Έχει πλέον αναπτυχθεί μια μονοστρωματική ηλιακή βαφή για το σχεδιασμό ηλιακών κβαντικών κουκκίδων. Ενώ απαιτούνται περαιτέρω βελτιώσεις για την ανάπτυξη στρατηγικών για συσκευές μεγάλης επιφάνειας, πλήρως στερεάς κατάστασης, αυτή η αρχική προσπάθεια για την παρασκευή ηλιακής βαφής προσφέρει τα πλεονεκτήματα ενός απλού σχεδιασμού και οικονομικά βιώσιμων ηλιακών κυψελών επόμενης γενιάς. Αυτή η εναλλακτική πηγή ενέργειας είναι κατάλληλη για επιφάνειες που δεν είναι επίπεδες και όπου δεν μπορούν να τοποθετηθούν συμβατικά ενεργά ηλιακά πάνελ θέρμανσης, όπως αυτοκίνητα ή κινητές συσκευές γενικότερα.
Παραγωγή υδρογόνου, που οδηγεί στη δημιουργία ηλιακής βαφής με βάση το υδρογόνο, ή Solar Paint-H2. Λειτουργεί απλά: απλώς εφαρμόστε μια στρώση βαφής σε μια στέγη, πόρτα ή εξωτερικό τοίχο χρησιμοποιώντας ρολό ή βούρτσα. Αυτό είναι όλο. Οι μόνες απαιτήσεις για να λειτουργήσει το σύστημα είναι το ηλιακό φως και οι υδρατμοί στον αέρα. Αυτό το υλικό σας επιτρέπει να απολαμβάνετε τα πολυάριθμα οφέλη της ηλιακής ενέργειας χωρίς να χρειάζεται να εγκαταστήσετε φωτοβολταϊκά πάνελ.
Τεχνικά, η λειτουργία του βασίζεται στη δέσμευση υδρατμών από τον αέρα και στη συμπύκνωσή τους. Στη συνέχεια, χάρη στο οξείδιο του τιτανίου, το χρώμα λειτουργεί ως ημιαγωγός για την φωτοκαταλυτική ηλεκτρόλυση του δεσμευμένου νερού. Με άλλα λόγια, προάγει την αποσύνθεσή του σε μόρια οξυγόνου και υδρογόνου. Αυτό το υδρογόνο μπορεί στη συνέχεια να συλλεχθεί για χρήση ως καύσιμο σε ηλεκτροχημικά στοιχεία ή κινητήρες.
Οφέλη της ηλιακής βαφής
Ηλιακά φωτοβολταϊκά ή Ηλιακή Βαφή –eH:
- Εύκολο στην κατασκευή
- Πιο οικονομικό από τα πάνελ με βάση το πυρίτιο
- Επωφεληθείτε από οποιαδήποτε επιφάνεια
- Εύκολη εφαρμογή (όπως κάθε χρώμα)
- Σε διαδικασία κυκλοφορίας στην αγορά από το 2018
Υδρογόνο ή Ηλιακή Βαφή –H2:
- Εύκολο στην κατασκευή
- Εύκολη εφαρμογή (όπως κάθε χρώμα)
- Επωφεληθείτε από οποιαδήποτε επιφάνεια
- Ικανό να παράγει καθαρή και απεριόριστη ενέργεια
Αν και μπορεί να φαίνεται ότι αυτοί οι νέοι τρόποι παραγωγής ενέργειας έχουν μόνο πλεονεκτήματα, η αλήθεια είναι ότι, προς το παρόν, εξακολουθούν να έχουν ορισμένα μειονεκτήματα.
- Η απόδοση εξακολουθεί να είναι χαμηλότερη από τα τσιπ πυριτίου
- Απαιτεί ηλεκτρικό και ηλεκτρονικό εξοπλισμό για τη διαχείριση και τη χρήση του
Ηλιακή βαφή υδρογόνου ή ηλιακή βαφή -H2
- Δυσκολία στην αποθήκευση του παραγόμενου H2
- Ακόμα σε εξέλιξη
Ηλιακή βαφή για σπίτια: πραγματικότητα ή μυθοπλασία;
Αν και μπορεί να φαίνεται σαν επιστημονική φαντασία, η αλήθεια είναι ότι πρόκειται για μια εναλλακτική λύση που σύντομα θα μπορέσουμε να αγοράσουμε μόνοι μας. Ωστόσο, θα χρειαστούμε επαγγελματική βοήθεια για να ολοκληρώσουμε την υπόλοιπη εγκατάσταση που απαιτείται για τη χρήση της. Αυτό περιλαμβάνει τις ηλεκτρικές συνδέσεις για την αποθήκευση της ενέργειας, τη μετατροπή της σε εναλλασσόμενο ρεύμα για το σπίτι και ούτω καθεξής. Δεν πρέπει να ξεχνάμε ότι οι επιφάνειες που είναι βαμμένες με φωτοβολταϊκή ηλιακή βαφή θα λειτουργούν σαν φωτοβολταϊκά ηλιακά πάνελ. Και για να τα αξιοποιήσουμε πλήρως, πρέπει να συνοδεύονται από άλλα εξαρτήματα όπως μπαταρίες, ελεγκτές φόρτισης, μετατροπείς κ.λπ
Όσον αφορά την ηλιακή βαφή με βάση το υδρογόνο, μπορούμε να τη θεωρήσουμε πραγματικότητα, καθώς η έρευνα καταδεικνύει τη δυνατότητα παραγωγής υδρογόνου. Ωστόσο, θα χρειαστούν ακόμη μερικά χρόνια μέχρι να μπορέσουμε να το χρησιμοποιήσουμε, καθώς το υδρογόνο είναι ένα αέριο που πρέπει να δεσμεύεται μόλις παραχθεί, και αυτό το βήμα δεν έχει ακόμη επιλυθεί πλήρως με την ηλιακή βαφή. Αλλά επειδή η παραγωγή υδρογόνου είναι επί του παρόντος πολύ ακριβή και ρυπογόνα, είμαστε βέβαιοι ότι πολλές εταιρείες θα ενδιαφέρονται να εργαστούν για την επίλυση του προβλήματος της δέσμευσης του υδρογόνου που παράγεται από την ηλιακή βαφή.
Πηγή: HogarSense
