Optofluidele conduc lumina solară la interior

Energie

de Mircea Badut

Optofluidele conduc lumina solară la interior

Când – în urmă cu ceva ani – aflam despre „tuburile solare” ce începeau să se comercializeze pe continentul american, le-am privit cu un amestec de curiozitate şi de respect pentru spiritul inventiv frust. Dar şi cu un pic de amuzament, mărturisesc...

Pentru conformitate, descriu pe scurt acele capcane de lumină solară: tuburi semiflexibile capabile să conducă în interiorul clădirilor lumina zilei preluată din exterior (de pe acoperiş, de regulă): tuburi cu un mic captor la capătul exterior (o calotă sferică cu transparenţă şi refracţie bine potrivite), cu pereţi reflectanţi pe traseu, şi cu un difuzor de lumină la capătul interior. Simplu, ingenios şi ieftin.

Uitasem acea soluţie, şi doar o reiterare impetuoasă a ideii, mult sublimate tehnico-ştiinţific, mi-a readus-o din memorie.

Figura 1. Tuburi solare pasive

 

Sistemul cu optofluide

Ideea constă într-o inginerească conlucrare de optică şi de microfluide, prin care lumina poate fi mai întâi colectată şi apoi condusă pe căi laborioase (prin clădiri, tipic) până la beneficiarii finali. Deşi am putea considera că are ca „strămoş” tubul de captare a luminii solare de care vorbeam mai sus, prin faptul că include aspecte de cercetare (implicând nano- şi micro-tehnologii) într-o proiectare deosebită, trebuie să fim de acord că începe de fapt un nou capitol. Mai mult, faptul că lumina solară este condusă prin canalele de fibră optică lichidă nu doar către corpuri de iluminat, ci chiar şi la pachete de celule fotovoltaice (pentru a fi transformată în energie electrică) şi la instalaţii de purificare a aerului, subliniază că avem de-a face cu o abordare nouă.

Figura 2. Colectorul optofluidic

Dintr-o anumită perspectivă, aici se poate face analogia cu deja clasica fibră opto-electronică, doar că acea convergenţă, dimensională şi materială, care asigura conducerea fotonilor de-a lungul subţirilor cabluri optice, apare aici substituită şi decalată tehnologic. Materialul nu mai este unul solid, ci un fluid capabil de fotocataliză, angrenat deci şi în faza de captare a energiei luminoase (fază în care interacţiunea dintre lumină şi nanoparticulele depuse pe suprafaţa reactorului catalizează/intensifică reacţiile chimice implicate în generarea aşazisului „combustibil solar”).

Figura 3. Nanotuburi optice

 

Ideea concretă

Tatonând ideea optofluidelor patentată de specialiştii de la Şcoala Politehnică Federală din Lausanne (Elveţia), putem avea senzaţia că accentul nu cade atât pe conversia energiei solare, cât mai degrabă pe abordarea integratoare, incluzând sistemic şi direcţionarea energiei la consumatorii dintr-un spaţiu concret. (figura 4)

Figura 4. Diagrama schematică a sistemului optofluidic

Aceasta pentru că, dincolo de ingeniozitatea încorporată de optofluid, şi celelalte componente ale „instalaţiei” conţin idei avansate. De exemplu, colectorul solar (situat în mod tipic pe acoperişul clădirii) poate conţine un tablou de lentile Fresnel, deci cu o intensă funcţie de concentrare a luminii captate de la soare. Apoi, corpurile de iluminat către care conduc elementele de ghidare a luminii deschid noi perspective de design interior (corpurile punctual-concentrate fiind substituite de panouri largi de lumină difuză, plasate în tavane sau în pereţi, în soluţii mai naturale).

În abordarea echipei elveţiene, elemente deosebite ale sistemului se dovedesc a fi şi concentratorul solar optofluidic (de pe acoperiş) şi switch-ul optofluidic. Ca material pentru miezul fibrei optice care uneşte componentele sistemului, cercetătorii testează atât fluide cu proprietăţi speciale cât şi polimeri.

Un alt aspect interesant al abordării EPFL îl constituie ideea de separare a spectrului luminii captate: porţiunea infraroşie (mai nexploatabilă pentru iluminat) este direcţionată către un pachet de celule foto-voltaice, partea de ultraviolet se foloseşte la purificarea aerului pe timpul zilei, iar domeniul vizibil al energiei colectate este direcţionat spre folosinţa clasică. Când lumina din spectrul vizibil depăşeşte necesarul de consum, acel switch optofluidic reglabil direcţionează surplusul spre bateria de celule foto-voltaice pentru a produce electricitate.

Un argument

 

Echipa care susţine acest proiect aduce ca argument un calcul comparând abordarea aceasta cu soluţia tradiţională de conversie foto-voltaică:

  • considerând densitatea energetică maximă a soarelui la amiază, de aproximativ 1000 W/mp, un panou de celule foto-voltaice de un metru pătrat poate genera cam 200 W de energie electrică consumabilă într-o rezidenţă;
  • în abordarea propusă aici, cu un panou concentrator optofluidic de aceeaşi suprafaţă, angajând atât aptitudinile fotocatalitice ale optofluidului cât şi exploatarea discriminată a spectrului radiaţiei luminoase, energia ghidată şi generată la interior însumează aproximativ 3000 W.

Cârcotind, am putea spune că, în fond, „nu-i nimic nou sub soare" (ca să rămânem, trivial, sub spectrul lui Helios), dar cinstit ar fi să înţelegem că „mântuirea energetică" de care se pare că vom avea nevoie nu trebuie să ne vină din tehnologii OZNistice (radicale), ci să recunoaştem că mai degrabă astfel de abordări integratoare ne pot oferi soluţii viabile. Deşi o locuinţă singulară pare nesemnificativă, până la urmă macro-economia este suma unor astfel de celule.


Mircea Băduţ este inginer, consultant CAD/IT


    

 

 

 

 

 

 

 

 


Accept cookie

Acest site web utilizează module cookie în scopuri funcţionale, de confort şi statistică.

Dacă sunteţi de acord cu această utilizare a modulelor cookie, faceţi clic pe "Da, sunt de acord". Termeni si conditii

Nu sunt de acord Accept doar cookie functional Da, sunt de acord