Znajdź zawartość

Jeśli naukowcy z MIT-u osiągną to, co zamierzają, w przyszłości szyby w budynkach będą działały jak ogniwa słoneczne, a jednocześnie nie stracą nic ze swojej przejrzystości. Stanie się to możliwe dzięki stworzeniu ogniw fotowoltaicznych z molekuł organicznych. Zostaną one nałożone na zwykłe szyby i umożliwią tworzenie energii zasilającej budynek. Profesor Vladimir Bulović mówi, że od 50 do 75 procent kosztów ogniw cienkowarstwowych stanowią ceny instalacji, a z kolei połowa kosztów samych paneli to koszty szklanego podłoża i innych części struktury. Uczony twierdzi, że dzięki opracowanej przez niego oraz Richarda Lunta uda się znacznie obniżyć koszt paneli. Już wcześniej próbowano tworzyć przezroczyste ogniwa słoneczne, jednak albo charakteryzowała je niezwykle niska wydajność (poniżej 1%), albo też blokowały tak dużo światła, że nie mogły być używane na szybach. Uczeni z MIT-u znaleźli nową chemiczną formułę, która po połączeniu z pokryciem częściowo odbijającym podczerwień, zapewnią w przyszłości przezroczystym ogniwom paliwowym wydajność porównywalną z tradycyjnymi ogniwami. W nowych budynkach czy też tam, gdzie szyby są wymieniane, zastosowanie szyb z ogniwami słonecznymi będzie oznaczało jedynie niewielki wzrost kosztów, gdyż będzie to takie samo szkło, ramy oraz procedury montażowe, jak w przypadku zwykłych okien, na które trzeba by przeznaczyć pieniądze. Jedynymi dodatkowymi elementami będzie okablowanie i kontroler napięcia. W stosowanych obecnie oknach z podwójnymi szybami ogniwa można nakładać na wewnętrzne strony szyb, gdzie będą chronione przed wpływem czynników atmosferycznych. Obecnie ogniwa z MIT-u znajdują się na wczesnej fazie rozwoju i obecnie ich wydajność wynosi 1,7%. Bulović i Lunta zapewniają, że w przyszłości będą zamieniały w elektryczność aż 12% energii słonecznej, jaka do nich dociera. Uczeni mówią, że ich produkt powinien trafić na rynek w ciągu najbliższych 10 lat. Profesor Max Shetin z University of Michigan stwierdza, że pomysł uczonych z MIT-u jest bardzo ciekawy, jednak to jedna z wielu podobnych idei, a zagrożeniem dla nich wszystkich może okazać się żywotność materiału, z którego będą wykonane ogniwa. Obecnie nie wiadomo, jak długo jest on w stanie spełniać postawione przed nim zadanie. Shetin zauważa też, że nowa technologia spełni pokładane w niej nadzieje tylko wówczas, gdy rzeczywiście zostanie osiągnięta zakładana wydajność.

Naukowcy opracowali nowy sposób na wyciszenie pomieszczeń w budynkach, znajdujących się przy hałaśliwych ulicach, lotniskach czy zakładach przemysłowych. Głównym problemem są w nich szyby, które działają jak membrany i drgając przenoszą do środka dźwięki z wewnątrz. Dotychczas próbowano temu problemowi zaradzić zwiększając dwu- lub trzykrotnie grubość szyb. Takie działanie znacznie jednak podnosi koszt budowy. Thilo Bein i jego zespół z Fraunhofer Institute w Darmastadt wpadli na zupełnie inny pomysł. Użyli materiału piezoelektrycznego, który pod wpływem prądu działa jednocześnie jak czujnik i generator wibracji. Materiał ten może być przezroczysty, więc można go połączyć ze szkłem. Wbudowany w szybę materiał piezoelektryczny mógłby być połączony następnie z komputerem. Gdy fale dźwiękowe docierają z zewnątrz do szyby, materiał piezoelektryczny przekazuje je do komputera, który dokonuje błyskawicznej analizy i wysyła z powrotem dane, wzbudzające materiał piezoelektryczny do drgań o takiej częstotliwości, która nakłada się na zewnętrzne fale dźwiękowe i je tłumi. Laboratoryjne eksperymenty wykazały, że w ten sposób można aż o 50% zredukować dźwięk o głośności 90-100 decybeli. Sami uczeni jednak przestrzegają, że do rynkowego debiutu ich systemu droga jeszcze daleka. Główną przeszkodą są, oczywiście, wysokie koszty zastosowania ich wynalazku. Poza tym nie uda się wyeliminować niektórych rodzajów hałasu. Trudno będzie również poradzić sobie z hałasem tam, gdzie rodzaj dźwięku ulega bardzo częstym zmianom. Komputer po prostu nie nadąży z analizą docierających sygnałów i przesyłaniem odpowiednich danych do materiału piezoelektrycznego. Bein i jego zespół rozpoczęli prace nad obniżeniem kosztów i poprawieniem działania systemu.

Japońscy naukowcy z Narodowego Instytutu Zaawansowanych Nauk i Technologii (AIST) wyprodukowali pierwsze pełnowymiarowe tanie szyby, które mogą, z zależności od potrzeb użytkownika, działać jak lustro lub być w pełni przezroczyste. Podczas upalnych dni mogą one, po przełączeniu w "tryb lustra” zapobiegać nagrzewaniu się wnętrza budynków. Jeśli zaś użytkownik sobie zażyczy, w mgnieniu oka staną się zwykłymi, przezroczystymi szybami. Kazuki Yoshimura i Shanhu Bao postanowili ulepszyć już istniejące technologie. Stworzona przez nich szyba składa się z dwóch tafli szkła o wymiarach 60x70 cm. Każda tafla od strony wewnętrznej (tej, która jest zwrócona do drugiej tafli) pokryta została 40-nanometrową warstwą stopu magnezu z tytanem i 4-nanometrową warstwą palladu. Głównym problemem było, jak poinformowali naukowcy, znalezienie odpowiedniego stopu, który pozwoliłby zmieniać właściwości szyby i nie zużywał przy tym zbyt dużo energii. Wcześniejsze urządzenia tego typu były albo bardzo drogie (wykorzystywały np. itr i lantan) lub też szyby miały żółty odcień (magnez i aluminium), co uniemożliwiało zastosowanie ich w samochodach i nie dawało pełnej przezroczystości. W sprzedaży można spotkać też szyby elektrochromatyczne, które wykorzystują napięcie elektryczne do zmiany koloru. Jednak gdy są wystawione na działanie promieni słonecznych nagrzewają się i emitują do wnętrza fale w paśmie podczerwieni. Czynnikiem przełączającym w nowych japońskich szybach jest gaz wpuszczany pomiędzy tafle szkła. Po wprowadzeniu pomiędzy nie niewielkiej ilości wodoru, szyby stają się przezroczyste. Z kolei wpuszczenie tlenu powoduje, że szyby zamieniają się w lustra. Wodór i tlen można w łatwy sposób uzyskać z wody. Yoshimura i Bao twierdzą, że zastosowanie ich szyb w budynkach pozwoli na rzadsze używanie klimatyzacji, a to z kolei może przynieść nawet 30-procentową oszczędność energii.