Povandeninė saulės energija: veikia 10 metrų gylyje

Įsivaizduokite, kad saulės šviesa vis dar maitina įrangą net visus dešimt metrų po bangomis. Skamba neįtikėtinai, tačiau Kinijos tyrėjų komanda nustumė saulės technologiją giliau nei dauguma laikė praktiška.

Povandenių įrenginių maitinimas ilgai buvo logistinis galvos skausmas. Baterijos išsikrauna. Laidai riboja judėjimą. Įrangos aptarnavimas lauke yra brangus ir užima daug laiko. Todėl mokslininkai uždavė paprastą, atkaklų klausimą: ar fotovoltinės sistemos gali veikti ten, kur šviesa silpna, o jūra nepastovi?

Atsakymas atsirado eksperimentuose Pietų Kinijos jūroje. Jünano universiteto mokslininkai nuleido plokštes iki dešimties metrų ir per maždaug dvi valandas jomis įkrovė kelias ličio baterijas. Smegenėlė nebuvo vien tik įprastų elementų panardinimas; komanda sukūrė naujus įrenginius iš švino halidų perovskitų, suderintų su polimeru, vadinamu polyhexamethylene guanidine hydrochloride, kad pagerintų veikimą ir atsparumą jūros vandeniui.

Kiek galios tai reiškia? Bandymuose elementai pagamino maždaug 1416 miliovatvalandžių dvių metrų gylyje, 752 miliovatvalandžių šešių metrų gylyje ir 324 miliovatvalandžių dešimties metrų gylyje. Bendras konversijos efektyvumas laboratoriniuose matavimuose siekė apie 35 procentus. Galbūt nepakanka dideliam propulsoriui varyti, tačiau puikiai tinka mažoms kameroms, aplinkos sensoriams ir mažos galios ryšio sistemoms, veikiančioms netoli paviršiaus.

Kas čia svarbu, tai mastas ir ilgaamžiškumas. Ankstesni povandeninės fotovoltikos tyrimai daugiausia apsiribojo keliais metrais gylyje. Tai mažai naudinga daugeliui lauko diegimų. Jünano komanda teigia, kad jų plokštės gali veikti po vandeniu daugiau nei penkerius metus be keitimo, atverdamos kelią ilgalaikėms, be priežiūros stotims jūros dugne arba prie plūdurų prijungtose platformose.

Yra niuansų. Jūrinis apaugimas — nuo gleivių iki dumblių ir prikibusčių organizmų — gali padengti optines plokštumas ir smarkiai sumažinti energijos surinkimą. Kaip šios perovskitų pagrindo ląstelės atlaikys tikrąją vandenyno cheminią sudėtį, audras ir biologinį apaugimą, vis dar reikia ilgesnių laukinių tyrimų. Ar reikės valymo režimų ar antiapaugiminių dangų? Greičiausiai taip.

Dabar šis darbas rodo kitokį jūros stebėjimo modelį: paskirstytus, autonominius sensorius, maitinamus aplinkine saulės šviesa, prafiltruota per vandenį. Tyrimas paskelbtas žurnale Cell, ir jis kelia praktišką ir optimistišką klausimą: jei saulės technologija gali išgyventi dešimt metrų sūraus vandens, kiek daugiau duomenų spragų jūroje galėtume pagaliau užpildyti?