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Raccogliendo energia rinnovabile dal sole e dallo spazio cosmico allo stesso tempo

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Gli scienziati hanno dimostrato per la prima volta che il calore dal sole e la freddezza da spazio cosmico possono essere raccolti simultaneamente con un a un dispositivo. La loro ricerca suggerisce che i dispositivi per la raccolta solare e l'energia dello spazio non competano per lo spazio della terra e possano realmente aiutarsi a funzionare più efficientemente.

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Gli scienziati a Stanford University hanno dimostrato per la prima volta che il calore dal sole e la freddezza da spazio cosmico possono essere raccolti simultaneamente con un a un dispositivo. La loro ricerca, pubblicata l'8 novembre nel joule del giornale, suggerisce che i dispositivi per la raccolta solare e l'energia dello spazio non competano per lo spazio della terra e possano realmente aiutarsi a funzionare efficientemente.

L'energia rinnovabile è sempre più popolare come alternativa economica ed efficiente ai combustibili fossili, con energia solare che completa i grafici come il favorito mondiale. Ma c'è un'altra fonte di energia potente al di sopra che può eseguire appena la funzione opposta -- spazio cosmico.

«Ampiamente è riconosciuto che il sole è una natura perfetta di fonte di calore offre gli esseri umani su terra,» dice Zhen Chen, il primo autore dello studio, che è un ex socio di ricerca postdottorale a Stanford nel gruppo di fan di Shanhui ed è attualmente un professore all'università sudorientale di Cina. «Meno ampiamente è riconosciuto che la natura inoltre offre ad esseri umani lo spazio cosmico come dissipatore di calore perfetto.»

Gli oggetti emanano il calore come radiazione infrarossa -- una forma di invisibile leggero all'occhio umano. La maggior parte di questa radiazione è riflessa di nuovo a terra dalle particelle nell'atmosfera, ma alcuno di sfugge a in spazio, permettendo le superfici che emettono abbastanza radiazione all'interno della gamma infrarossa per cadere sotto la temperatura dei loro dintorni. La tecnologia di raffreddamento radiattiva riflette gli importi copiosi di luce infrarossa, fornenti un'alternativa del condizionamento d'aria che non emette i gas serra. Può anche contribuire a migliorare l'efficienza della pila solare, che fa diminuire le pile solari più calde diventa -- se soltanto le due tecnologie possono coesistere pacificamente su un tetto.

Chen ed i suoi colleghi hanno sviluppato un dispositivo che combina il raffreddamento radiattivo con la tecnologia solare di assorbimento. Il dispositivo consiste di un assorbitore solare del germanio sopra un dispositivo di raffreddamento radiattivo con il nitruro di silicio, silicio e gli strati di alluminio hanno accluso in un vuoto per minimizzare la perdita di calore indesiderata. Sia l'assorbitore solare che l'atmosfera sono trasparenti nella gamma di mezzo infrarosso di 8-13 micron, offrente un canale per radiazione infrarossa dal dispositivo di raffreddamento radiattivo per passare da parte a parte a spazio cosmico. Il gruppo ha dimostrato che il dispositivo combinato può fornire simultaneamente 24? C nel riscaldamento solare e in 29? C nel raffreddamento radiattivo, con l'assorbitore solare che migliora la prestazione del dispositivo di raffreddamento radiattivo bloccando calore dal sole.

«Su un tetto, immaginiamo che una cellula fotovoltaica possa assicurare l'elettricità mentre il dispositivo di raffreddamento radiattivo può raffreddare la casa i giorni di estate caldi,» dica Chen.

Mentre questa tecnologia sembra promettente, Chen crede che ci sia ancora abbondanza di lavoro da fare prima che possa essere riportata in scala su per uso commerciale. Mentre il vuoto che avvolge il dispositivo potrebbe essere riportato in scala su con facilità relativa, la finestra infrarosso-trasparente ha fatto dal seleniuro dello zinco è ancora troppo costosa e l'assorbitore solare ed il dispositivo di raffreddamento radiattivo potrebbero essere progettati dai materiali d'esecuzione più economici pure. Chen pensa che sia inoltre importante verificare l'uso delle celle fotovoltaiche nel posto di un assorbitore solare -- un'idea che ha ancora essere dimostrata. Ma malgrado tutte queste sfide pratiche, il gruppo crede che questa ricerca dimostri che l'energia rinnovabile ha ancor più potenziale del tetto che precedentemente abbia pensato.

«Penso che questa tecnologia potrebbe potenzialmente rivoluzionare la tecnologia corrente della pila solare,» dice Chen. «Se il nostro concetto è dimostrato e riportato in scala su, la pila solare futura avrà due funzioni in una: elettricità e raffreddarsi.»