Doğadan ilham alınarak geliştirilen "Güneş Yaprağı"

Imperial College London'dan araştırmacılar, fotovoltaik güneş enerjisini toplayıp üreten ve gerçek bitkilerde bulunan süreçleri taklit ederek tatlı su üreten yaprak benzeri bir tasarım icat etti.

Fotovoltaik güneş enerjisi, güneş ışığının elektriğe dönüştürülmesiyle elde ediliyor ancak buradaki verimlilik üretimi sınırlıyor. Imperial araştırmacıları ise yaprak benzeri tasarım geliştirerek verimliliği artırmayı başardı.

Imperial College London'a göre yeni fotovoltaik yaprak (PV-leaf) teknolojisi düşük maliyetli malzemeler kullanıyor. Yapılan bir dizi deney, PV yaprakların, gelen güneş enerjisinin yüzde 70'ini çevreye kaybeden geleneksel güneş panellerine kıyasla yüzde 10'un üzerinde daha fazla elektrik üretebildiğini gösteriyor.

Geliştirilen PV-leaf tasarımı sadece enerji üretmekle kalmıyor. Yukarıda da dediğimiz gibi doğal süreci başarılı bir şekilde taklit ediyor. Dolayısıyla enerji üretiminin yanında bir de su üretimi sağlanıyor. Araştırmacılara göre PV-leaf tasarımı verimli bir şekilde kullanılması halinde 2050 yılına kadar yılda 40 milyar metreküpten fazla tatlı su üretme kapasitesine sahip.

Yapay yaprak, pompalara, fanlara, kontrol ünitelerine ve pahalı gözenekli malzemelere olan ihtiyacı ortadan kaldıracak şekilde tasarlanmışken ayrıca termal enerji de sağlayabiliyor. Yeni çözüm ek olarak çeşitli güneş koşullarına uyum sağlayabildiği gibi ortam sıcaklıklarını da tolere edebiliyor.

Normal bir bitki yaprağı, suyun transpirasyon adı verilen bir süreçle bitkinin köklerinden yapraklarına taşınmasını sağlayan farklı yapılardan oluşuyor. Bitki yapraklarından ilham alan PV-leaf konsepti, suyun hareket etmesine, dağılmasına ve buharlaşmasına izin vererek terleme sürecini taklit ediyor.

Doğal lifler yaprak damar demetlerini taklit ederken hidrojeller süngersi hücreleri taklit ediyor, böylece PV-leaf, güneş hücrelerinde oluşan ısıyı etkili ve uygun maliyetli bir şekilde uzaklaştırabiliyor.

Yapılan testlerde PV-leaf tasarımının 43,2 C sıcaklığa ulaştığı, referans güneş paneli tasarımının ise 68,8 C sıcaklığa ulaştığı tespit edildi. PV leaf yüzde 15,0 güç dönüşüm verimliliği, 0,63 V açık devre voltajı ve 0,77 dolum faktörü elde ederken buna karşılık referans hücre yüzde 13,2 verimlilik, 0,58 V açık devre gerilimi ve 0,75 dolum faktörü elde etti.

Akademisyenler ayrıca PV-leaf'in gerektirdiği ek bileşenlerin sermaye maliyetinin yaklaşık 1,1 $/m2 olduğunu ve bunun da geleneksel güneş panellerinin maliyetinin yaklaşık yüzde ikisine tekabül ettiğini belirtiyor. Akademisyenler ayrıca cihazın 1000 W/m güneş ışınımı altında ilave 1,1 L/saat/m2 tatlı su üretebileceğini iddia ediyor.

Çalışmanın yazarı Dr. Gan Huang şunları söyledi:

"Bu yenilikçi tasarım, güneş panellerinin performansını önemli ölçüde arttırmak için muazzam bir potansiyele sahipken, aynı zamanda maliyet etkinliği ve pratiklik de sağlıyor."