Dzięki pracy koreańskich naukowców wkrótce okna mogą zapewnić mieszkańcom prąd i ciepło
Paweł Rożyński
„W tej pracy przedstawiamy energooszczędne, wielofunkcyjne inteligentne okno (MSW), które po raz pierwszy zapewnia wielotrybowe funkcje chłodzenia radiacyjnego, pozyskiwania energii oraz odszraniania/odmgławiania tylko w ramach jednego urządzenia” – piszą naukowcy. Ich zdaniem nie przeprowadzono jeszcze żadnych innych badań nad inteligentnymi oknami, które płynnie integrowałyby „wszystko w jednym”.
Inteligentne okno odbija ciepło
W komunikacie prasowym ogłaszającym rozwój inteligentnego okna wytwarzającego energię, kierownik zespołu, profesor Seung Hwan Ko z Wydziału Inżynierii Mechanicznej Uniwersytetu Narodowego w Seulu, wraz ze współpracownikami zwraca uwagę, że ogólna funkcjonalność nowoczesnych inteligentnych okien jest ograniczona.
Na przykład większość z nich ogranicza jedynie dopływającą energię promieniowania, czyniąc okno bardziej nieprzezroczystym i „w ten sposób nie zachowuje wysokiej przezroczystości, co jest podstawową funkcją okna”. Zamiast tego nowe inteligentne okno zespołu może zachować pełną przezroczystość, jednocześnie odbijając dużą część energii cieplnej podczerwieni z dala od budynku.
Aby osiągnąć ten wyczyn, okno zbudowano z, jak opisuje „The Brief”, warstwowej struktury srebra i ITO (tlenku indu i cyny), „materiałów o doskonałej przewodności elektrycznej i unikalnych właściwościach optycznych”. W rezultacie światło widzialne przechodzi przez okno, a podczerwień jest blokowana, redukując ciepło bez ograniczania widoczności. Naukowcy zwracają również uwagę, że w przeciwieństwie do konwencjonalnych systemów klimatyzacji wykorzystujących czynniki chłodnicze, ten rodzaj technologii chłodzenia radiacyjnego „zapewnia wydajność chłodzenia bez zużywania energii elektrycznej”.
Po drugie, w procesie znanym jako „ogrzewanie Joule’a” warstwowy materiał działa jak samonagrzewające się przezroczyste elektrody, „które szybko usuwają szron lub lód z okna, zapewniając dobrą widoczność w zimne dni. Warto zauważyć, że żadna z tych funkcji nie wymaga dodatkowej energii, lecz opiera się na właściwościach materiałowych warstw srebra i ITO w celu odbijania ciepła i automatycznego rozmrażania.
Jak wygenerować moc z kropli deszczu
Być może najbardziej intrygującą zdolnością inteligentnego okna jest jego zdolność do generowania użytecznej energii elektrycznej z siły uderzenia i tarcia spadających kropel deszczu. Zespół skupił się na urządzeniu wytwarzającym energię zwanym nanogeneratorem tryboelektrycznym (TENG).
Twierdzi, że łącząc wytwarzanie energii z kropel deszczu z radiacyjnym chłodzeniem energii cieplnej podczerwonej, opracowane przez nich inteligentne okna utrzymywały temperaturę „około 7 stopni niższą niż zwykłe okna w gorącym otoczeniu bezpośrednio nasłonecznionym”. Okna usuwały także szron „dwa razy szybciej niż zwykłe okna” dzięki ogrzewaniu Joule. Łącznie te możliwości wykazały „zarówno wysoką wydajność, jak i wielofunkcyjność” – czytamy w czasopiśmie Nano Energy.
Koreańscy naukowcy Zespół twierdzi, że prototypowe inteligentne okno osiąga ten cel, łącząc trzy możliwości w zakresie wsparcia energetycznego. Chociaż nie są one jeszcze dostępne w sprzedaży, trwają przygotowania do skomercjalizowania okna. Według profesora Ko zapewnienie konsumentom tego typu „potrójnego” inteligentnego okna jest ważniejsze niż kiedykolwiek, biorąc pod uwagę wysiłki zmierzające do przejścia poza paliwa kopalne i poprawy ogólnej efektywności energetycznej.
