Δέκα μέτρα κάτω από την επιφάνεια της Νότιας Σινικής Θάλασσας, εκεί όπου το ηλιακό φως έχει ήδη εξασθενήσει σημαντικά, επιστήμονες κατάφεραν να παραγάγουν ηλιακή ενέργεια. Η επιτυχία τους ανοίγει τον δρόμο για μια νέα γενιά υποβρύχιων συσκευών, όπως υποβρύχιοι αισθητήρες, κάμερες και αυτόνομα ρομπότ, που θα μπορούσαν να λειτουργούν πολύ μεγαλύτερο χρονικό διάστημα χωρίς να εξαρτώνται από μπαταρίες.

Την περασμένη εβδομάδα, ερευνητές ανακοίνωσαν ότι δοκίμασαν με επιτυχία ηλιακά πάνελ σε βάθος που μέχρι σήμερα θεωρούνταν ιδιαίτερα δύσκολο για την τεχνολογία. Κατά τη διάρκεια δίωρης δοκιμής κοντά στα νησιά Γουεϊτζού, στα ανοικτά των νότιων ακτών της ηπειρωτικής Κίνας, τα πάνελ παρήγαγαν από το ηλιακό φως σε βάθος 10 μέτρων.

Τα πάνελ έχουν σχεδιαστεί ώστε να αξιοποιούν τα μήκη κύματος του ηλιακού φωτός που μπορούν να διαπεράσουν το θαλασσινό νερό. Με αυτόν τον τρόπο, θα μπορούσαν στο μέλλον να παρέχουν σταθερή ενέργεια σε υποβρύχιο εξοπλισμό, περιορίζοντας την ανάγκη για συχνή αντικατάσταση ή επαναφόρτιση μπαταριών.

Η έρευνα, που δημοσιεύτηκε στο επιστημονικό περιοδικό Joule, πηγαίνει την υποβρύχια ηλιακή ενέργεια ένα βήμα πιο μακριά από προηγούμενες μελέτες, οι οποίες είχαν επικεντρωθεί σε βάθη μόλις δύο μέτρων ή και μικρότερα.

Πώς μπορούν να λειτουργήσουν τα ηλιακά πάνελ στον βυθό

Ενα από τα μεγαλύτερα εμπόδια στην παραγωγή ηλιακής ενέργειας κάτω από την επιφάνεια της θάλασσας είναι η ταχεία εξασθένηση του ηλιακού φωτός. Σε βάθος 10 μέτρων, μεγάλο μέρος της ηλιακής ενέργειας έχει ήδη απορροφηθεί ή διασκορπιστεί από το νερό. Ωστόσο, δεν συμπεριφέρονται όλα τα μήκη κύματος με τον ίδιο τρόπο: ορισμένα είδη φωτός μπορούν να διεισδύσουν βαθύτερα από άλλα.

Σύμφωνα με τους ερευνητές, αρκετό μπλε και πράσινο φως φτάνει σε αυτά τα βάθη ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Για τον λόγο αυτό, η ομάδα ανέπτυξε ηλιακά κύτταρα σχεδιασμένα να αξιοποιούν όσο το δυνατόν αποτελεσματικότερα αυτό το φως.

Για την κατασκευή τους χρησιμοποίησαν περοβσκίτες, μια εναλλακτική τεχνολογία στο πυρίτιο που χρησιμοποιείται στα περισσότερα ηλιακά πάνελ. Οι περοβσκίτες μπορούν να ρυθμιστούν ώστε να απορροφούν διαφορετικά μήκη κύματος του φωτός, γεγονός που τους καθιστά κατάλληλους για ένα περιβάλλον όπου το διαθέσιμο ηλιακό φως είναι περιορισμένο.

Σε εργαστηριακές δοκιμές που αναπαρήγαγαν τις συνθήκες που επικρατούν σε βάθος 10 μέτρων, τα κύτταρα μετέτρεψαν περίπου το 35% του ηλιακού φωτός που έφτανε σε αυτά σε ηλεκτρική ενέργεια.

Η ομάδα προχώρησε στη συνέχεια σε δοκιμές μεγαλύτερων εκδόσεων των πάνελ στη Νότια Σινική Θάλασσα. Σε βάθος δύο μέτρων, τα πάνελ, συνολικής επιφάνειας 115 τετραγωνικών εκατοστών, παρήγαγαν 1.416 μιλιβατώρες σε διάστημα δύο ωρών, ποσότητα που αντιστοιχεί περίπου στη μισή χωρητικότητα μιας επαναφορτιζόμενης μπαταρίας ΑΑ.

Στα 10 μέτρα, παρήγαγαν 324 μιλιβατώρες μέσα σε δύο ώρες. Πρόκειται για μικρότερη ποσότητα ενέργειας, ήταν όμως σημαντικά υψηλότερη από αυτή που ανέμεναν οι ερευνητές.

Εξίσου σημαντική ήταν η αντοχή των πάνελ. Μετά από 1.160 ώρες σε προσομοιωμένες υποβρύχιες συνθήκες, παρουσίασαν σχεδόν μηδενική απώλεια απόδοσης. Με βάση αυτές τις δοκιμές, οι ερευνητές εκτιμούν ότι θα μπορούσαν να λειτουργούν συνεχώς σε βάθος 10 μέτρων για περίπου πεντέμισι χρόνια υπό αντίστοιχες συνθήκες.

«Αυτή η εργασία παρουσιάζει την πρώτη λειτουργική επικύρωση βυθισμένων ηλιακών πάνελ που λειτουργούν πρακτικά σε βάθος νερού έως και περίπου 10 μέτρα, διευρύνοντας σημαντικά το πεδίο εφαρμογής τους», λέει ο συγγραφέας της μελέτης Γουέν-Χουά Ζανγκ, από το Πανεπιστήμιο Yunnan της Κίνας και το Southwest United Graduate School στο Κουνμίνγκ.

Από τις στέγες και τα χωράφια σε απομακρυσμένες υποδομές

Η ηλιακή ενέργεια συνδέθηκε για χρόνια κυρίως με εγκαταστάσεις σε στέγες και ανοιχτούς χώρους. Τα τελευταία χρόνια, ωστόσο, οι εφαρμογές της επεκτείνονται σε σημεία όπου η πρόσβαση σε ηλεκτρική ενέργεια ή καύσιμα είναι δύσκολη.

Νωρίτερα φέτος, Ολλανδοί ερευνητές παρουσίασαν το πρώτο στον κόσμο ηλιακό ασθενοφόρο στην αγροτική Κένυα. Το όχημα έχει σχεδιαστεί για να μεταφέρει υπηρεσίες υγειονομικής περίθαλψης και ιατρικό εξοπλισμό σε απομακρυσμένες κοινότητες που δεν διαθέτουν αξιόπιστη πρόσβαση σε ηλεκτρικό ρεύμα ή καύσιμα.

Στο αρχιπέλαγος Σβάλμπαρντ της Νορβηγίας, η ηλιακή ενέργεια έχει επίσης αρχίσει να τροφοδοτεί έναν απομακρυσμένο πρώην ραδιοφωνικό σταθμό, ο οποίος είναι προσβάσιμος μόνο με σκάφος ή ελικόπτερο και στο παρελθόν βασιζόταν σε γεννήτριες ντίζελ.

Αλλα έργα αξιοποιούν υφιστάμενες υποδομές για την εγκατάσταση ηλιακών πάνελ. Στην Ελβετία, για παράδειγμα, πάνελ που έχουν τοποθετηθεί ανάμεσα στις σιδηροδρομικές γραμμές παράγουν ηλεκτρική ενέργεια χωρίς να απαιτείται η δέσμευση επιπλέον γης. Παράλληλα, μπορούν να αφαιρεθούν όταν χρειάζεται συντήρηση των γραμμών, επιτρέποντας στους σιδηροδρόμους να λειτουργούν και ως ηλιακά πάρκα χωρίς να διακόπτονται τα δρομολόγια.

Τώρα, οι ερευνητές εκτιμούν ότι η τεχνολογία που ανέπτυξαν θα μπορούσε να προσφέρει μια πιο διαρκή πηγή ενέργειας για υποβρύχιο εξοπλισμό. Ωστόσο, το επόμενο βήμα για την ερευνητική ομάδα είναι να δοκιμάσει τα ηλιακά πάνελ σε μεγαλύτερα βάθη και να διαπιστώσει πόσο μακριά κάτω από την επιφάνεια της θάλασσας μπορεί τελικά να φτάσει η ηλιακή ενέργεια.

Με πληροφορίες από Euronews, South China Morning Post