Η ηλιακή ενέργεια δεν σταματά στην ακτή. Ερευνητές από το Yunnan University έδειξαν ότι ειδικά φωτοβολταϊκά μπορούν να συλλέγουν μετρήσιμη ενέργεια σε βάθος 10 μέτρων κάτω από την επιφάνεια της θάλασσας, ανοίγοντας μια πιθανή λύση για αισθητήρες και αυτόνομες συσκευές που είναι δύσκολο να συντηρούνται.
Τι δοκιμάστηκε κάτω από το νερό
Η ομάδα τοποθέτησε κυψέλες στη Νότια Κινεζική Θάλασσα και μέτρησε την παραγωγή τους σε διαφορετικά βάθη. Οι κυψέλες βασίζονται σε περοβσκίτη αλογονιδίου του μολύβδου, ενώ περιλαμβάνουν και πολυμερές πρόσθετο που βελτιώνει τη λειτουργία τους.
Στα δύο μέτρα βάθους οι κυψέλες συγκέντρωσαν 1.416 mWh, στα έξι μέτρα 752 mWh και στα δέκα μέτρα 324 mWh. Η διαθέσιμη ενέργεια μειώνεται όσο λιγοστεύει το φως, όμως δεν μηδενίζεται: στο εργαστήριο η τεχνολογία έφτασε σε απόδοση μετατροπής λίγο κάτω από 35%.
Γιατί έχει σημασία το βάθος των 10 μέτρων
Οι προηγούμενες δοκιμές υποβρύχιων φωτοβολταϊκών είχαν επικεντρωθεί κυρίως σε πολύ ρηχά νερά, έως περίπου δύο μέτρα. Η λειτουργική επίδειξη στα δέκα μέτρα φέρνει την ιδέα πιο κοντά σε πραγματικές θαλάσσιες εφαρμογές, όπου ο εξοπλισμός πρέπει να παραμένει βυθισμένος και προστατευμένος από την επιφάνεια.
Οι ερευνητές εκτιμούν ότι κάθε κυψέλη θα μπορούσε να παραμείνει εγκατεστημένη περίπου πέντεμισι χρόνια. Η εκτίμηση αυτή δεν σημαίνει ότι ένα πλήρες σύστημα είναι ήδη έτοιμο για εμπορική ανάπτυξη, αλλά δίνει ένα μέτρο της πιθανής αντοχής της τεχνολογίας.
Από τους αισθητήρες στα θαλάσσια drones
Η πιο άμεση χρήση αφορά αισθητήρες, κάμερες και συστήματα επικοινωνίας που βρίσκονται μόνιμα ή για μεγάλα διαστήματα κάτω από το νερό. Ένα μικρό φωτοβολταϊκό σύστημα θα μπορούσε να φορτίζει μπαταρίες τοπικά, περιορίζοντας τις ανασύρσεις εξοπλισμού και τις αλλαγές τροφοδοσίας.
Η ίδια λογική θα μπορούσε να υποστηρίξει αυτόνομα θαλάσσια drones, τουλάχιστον για λειτουργίες χαμηλής κατανάλωσης ή για παρατεταμένη αναμονή. Η δοκιμή, όμως, δεν απέδειξε ότι ένα drone μπορεί να κινείται συνεχώς μόνο με την ενέργεια των κυψελών. Απέδειξε ότι η παραγωγή είναι αρκετή για να φορτίσει μπαταρίες λιθίου σε ελεγχόμενο χρονικό διάστημα.
Το biofouling παραμένει σοβαρό εμπόδιο
Το νερό δεν είναι απλώς ένα φίλτρο για το φως. Η επιφάνεια των πάνελ μπορεί να καλυφθεί από μικροοργανισμούς, φύκη και άλλους θαλάσσιους οργανισμούς, σε μια διαδικασία που ονομάζεται biofouling. Η επικάλυψη μειώνει το φως που φτάνει στις κυψέλες και μπορεί να απαιτεί καθαρισμό ή ειδικές επιστρώσεις.
Παράλληλα, μια πρακτική εγκατάσταση θα πρέπει να αντιμετωπίσει την πίεση, τη διάβρωση, τα ρεύματα, τις καταιγίδες και τη στεγανότητα των συνδέσεων. Η απόδοση του εργαστηρίου δεν μεταφέρεται αυτόματα σε ένα σύστημα που λειτουργεί για χρόνια στη θάλασσα.
Ένα βήμα προς αυτόνομα υποβρύχια συστήματα
Το αποτέλεσμα δείχνει κυρίως ότι η υποβρύχια παραγωγή ενέργειας μπορεί να επεκταθεί πέρα από τα πολύ ρηχά νερά. Αν η αντοχή, ο καθαρισμός και η συντήρηση λυθούν με οικονομικό τρόπο, τέτοιες κυψέλες θα μπορούσαν να δημιουργήσουν μικρά, αυτοσυντηρούμενα ενεργειακά δίκτυα για παρακολούθηση του θαλάσσιου περιβάλλοντος.
Προς το παρόν, πρόκειται για πειραματική επίδειξη και όχι για έτοιμο προϊόν. Η αξία της βρίσκεται στο ότι μειώνει ένα πρακτικό εμπόδιο: την ανάγκη να ανεβαίνει κάθε υποβρύχια συσκευή στην επιφάνεια μόνο και μόνο για να φορτίσει.
Πηγή: TechRadar. Η σχετική έρευνα δημοσιεύθηκε στο Joule.