Nappal beérkezik a fény, és a napelem ezáltal áramot generál. Meglepő, de éjszaka mindennek a fordítja megy végbe: a panelből távozik foton, amit – megfelelő körülmények között – szintén fel lehet használni elektromos áram előállítására.
A koncepcióval a Stanford Egyetem mérnökei álltak elő még a világjárvány miatti lezárások alatt, és az ötlet egy ismert jelenségre épül – számol be róla egy hosszabb interjúval az Interesting Engineering, melynek tartalmát a következőkben röviden összefoglaljuk. A szóban forgó jelenség pedig a sugárzás útján történő lehűlés (radiative cooling), amelynek lényege, hogy a tiszta, felhőtlen égbolt irányába fordított felület éjszaka hűvösebb lesz, mint a környező levegő. Ezt a különös, ám rendkívül finoman megjelenő jelenséget nem csak a modern mérnökök fedezték fel, hanem régóta hasznosítja az emberiség különböző formákban.

A jelenség hátterében az áll, hogy bármely test, amely abszolút nulla foknál melegebb, infravörös fényt bocsájt ki magából – ezt a fényt nem láthatjuk szabad szemmel, de attól még hordoz energiát. Tiszta égboltnál ez a fény szabadon távozik az űrbe, így az ezt kibocsájtó felület melegebb lesz, mint a környező levegő. Amennyiben azonban felhős az ég, a felhők visszaverik az infravörös sugárzást, amely így a környező levegőt melegíti fel, így ez a különbség a hőmérsékletben nem lesz tapasztalható.

Mindez épp így zajlik egy napelem esetén is: az ég felé néző panel éjszaka éppen ellentétesen működik, mint nappal – tehát fotonok távoznak belőle. Tiszta égbolt esetén pedig fellép a fent említett lehűlés, ami azt jelenti, hogy csak picit ugyan, de a panel felülete hűvösebb lesz, mint az azt körbevevő levegőé. Ha pedig ezt a hőmérsékleti különbséget felhasználjuk egy termoelektromos generátor segítségével, akkor képesek lehetünk villanyáramot előállítani. A Stanford mérnökei pedig éppen ezt tették, és így tiszta égboltnál sikerült éjszaka a panelek minden négyzetméterén 50 mW teljesítményt előállítani. Mindez ugyan nem sok, de a módszer elméleti határa alapján a négyzetméterenkénti 1-2 W is elérhető – ehhez fejleszteni kell az eszközökön, és természetesen a panelek megfelelő elhelyezésére is szükség van. A kutatók szerint, ha sikerülne elérni a négyzetméterenkénti 1 W-ot, akkor a módszer elég csábító lenne már költséghatékonysági szempontból is.

Így ugyanis a módszerrel bizonyos felhasználási területeken részben vagy teljesen ki lehetne váltani a különböző akkumulátorokat, amelyek állaga könnyen és gyorsan romlik a panelekhez képest. Így pedig jelentős költségeket lehetne megtakarítani. Például a megoldás remekül jönne annak a körülbelül 1 milliárd embernek, akiknek nincs hozzáférése az elektromos hálózathoz, így csak napelemmel tudnak maguknak áramot generálni. De ez a megoldás különböző, a könyezeti adatokat monitorozó, sokszor nehezen hozzáférhető helyekre telepített szenzorok esetén is beválhatna. Egy másik, erre az alapelvre épülő megoldásról (amit a Kaliforniai Egyetem kutatói próbáltak megvalósítani) korábban mi is írtunk:

Az eszköz működése hasonlít a normál napeleméhez, ám előbbi éjszakai hőből nyer energiát. Fejlesztői nagy terveket dédelgetnek a fordított napelemmel.

Mindez annyiban is érdekes, hogy kiaknáz egy olyan energiaforrást, amely felett sokszor elsiklanak – nevezetesen tehát azt, hogy nem csak a Nap, de a Föld is jelentős sugárzást bocsájt ki magából. A Napból érkező sugárzás egy része persze csapdába esik a bolygó légkörében (az ezáltal keltett felmelegedés az üvegházhatás elég káros következménye), viszont még így is elég sok energia távozik a bolygóról. Habár nem az „éjszakai napelem” az első, amely ezt az energiát megpróbálja hasznosítani, de mivel már létező napelemekre épül, így egyike azon kevés eljárásnak, amely ezt az energiát az átlagemberek számára is kiaknázhatóvá tenné.

 

• napelem
• éjszaka
• napenergia