Uso de Kirigami, el arte japonés del corte de papel, para construir mejores paneles solares
Los ingenieros que intentan hacer que la energía solar sea más asequible para el usuario promedio hace mucho que enfrentan un dilema. Los paneles solares capturan mucha más energía cuando pueden cambiar para seguir el movimiento del sol a través del cielo. Pero los aparatos necesarios para mover los paneles son caros, y generalmente son demasiado pesados para usar en techos inclinados. Ahora, tomé prestado el arte japonés del corte de papel para hacer un nuevo tipo de panel de seguimiento. Las láminas planas de plástico de las células solares se puntúan con pequeños cortes utilizando un láser. Cuando se jala, las hojas se abren en tres dimensiones, ofreciendo superficies elevadas para enfrentar la dirección del sol. “Aquí tenemos un sustrato, que es muy delgado. Es ligero, no tiene que ser inclinado con grandes soportes o máquinas ", dice Max Shtein, profesor asociado de ciencia de materiales e ingeniería en la universidad. "Todo lo que tienes que hacer es estirarlo". Las células solares de kirigami son el resultado de una colaboración entre el equipo de Shtein y. Shlian, quien es conocido por sus esculturas de aspecto futurista hechas de papel plegado, plegado y plegado geométricamente, había venido al laboratorio de Shtein hacía varios años, en busca de científicos con quienes trabajar. Él y Shtein se lo quitaron de inmediato. Se reunían regularmente, tratando de descubrir cómo la experiencia de Shlian con la manipulación de superficies planas podría usarse en uno de los proyectos de Shtein. Entonces, un día, Shlian le mostró a Shtein una forma con la que había estado trabajando, donde se corta un papel con pequeñas hendiduras. Cuando Shtein tiró de los extremos, se expandió en una malla tridimensional. "Pensé '¡ah, bingo!'", Recuerda Shtein. Esto sería perfecto para un panel solar. El equipo realizó una simulación utilizando los paneles de kirigami, según las condiciones durante el solsticio de verano en Arizona. La simulación sugirió que el panel kirigami funcionaba casi tan bien como un panel solar de seguimiento mecánico convencional, y era un 36 por ciento más eficiente que un panel estacionario. Los resultados fueron reportados en el. Los paneles de kirigami están a muchos años del uso por parte del consumidor: Shtein espera obtener más fondos para impulsar el proyecto. Pero podrían ser potencialmente más baratos que los paneles convencionales. Si bien el costo de los módulos solares se ha reducido drásticamente a lo largo de los años (alrededor del 75 por ciento desde 2009, según una Agencia Internacional de Energía Renovable), el precio de la instalación se ha mantenido obstinadamente alto. Los paneles de kirigami probablemente serían más fáciles de instalar y requerirían menos equipo pesado. El proyecto se encuentra todavía en la etapa conceptual; el equipo aún no ha creado un prototipo de trabajo del panel. Se necesitarán pruebas adicionales para ver si las láminas solares delgadas y flexibles son lo suficientemente duraderas como para ser remolcadas en nuevas posiciones diariamente durante un período de años. Si el equipo espera construir un panel capaz de durar 25 años, las hojas, según la estimación de Shtein, deberán soportar unos 25,000 movimientos. “¿Puede hacerlo?” Pregunta Shtein. "No lo hemos probado mucho". Tampoco está claro aún qué tipo de mecanismo se usaría para estirar los paneles, aunque probablemente sea mucho más ligero que los rastreadores tradicionales. ? El mismo patrón de kirigami usado en los paneles solares puede tener aplicaciones mucho más allá de la energía solar, dice Shtein. Es posible que el patrón pueda ser útil en cámaras y en la industria aeroespacial y automotriz, aunque Shtein dice que no tiene la libertad de dar muchos detalles. Origami, el primo más conocido del kirigami, se ha utilizado para muchos, desde endoprótesis vasculares hasta espejos aeroespaciales y bolsas de aire para automóviles. La propia Kirigami fue utilizada recientemente por los investigadores de Cornell para hacer. Cortados a partir de grafeno (láminas de carbono de un átomo de espesor), los transistores se podrían usar para crear nanomáquinas para cualquier número de propósitos.
Uso de Kirigami, el arte japonés del corte de papel, para construir mejores paneles solares
Los ingenieros que intentan hacer que la energía solar sea más asequible para el usuario promedio hace mucho que enfrentan un dilema. Los paneles solares capturan mucha más energía cuando pueden cambiar para seguir el movimiento del sol a través del cielo. Pero los aparatos necesarios para mover los paneles son caros, y generalmente son demasiado pesados para usar en techos inclinados. Ahora, tomé prestado el arte japonés del corte de papel para hacer un nuevo tipo de panel de seguimiento. Las láminas planas de plástico de las células solares se puntúan con pequeños cortes utilizando un láser. Cuando se jala, las hojas se abren en tres dimensiones, ofreciendo superficies elevadas para enfrentar la dirección del sol. “Aquí tenemos un sustrato, que es muy delgado. Es ligero, no tiene que ser inclinado con grandes soportes o máquinas ", dice Max Shtein, profesor asociado de ciencia de materiales e ingeniería en la universidad. "Todo lo que tienes que hacer es estirarlo". Las células solares de kirigami son el resultado de una colaboración entre el equipo de Shtein y. Shlian, quien es conocido por sus esculturas de aspecto futurista hechas de papel plegado, plegado y plegado geométricamente, había venido al laboratorio de Shtein hacía varios años, en busca de científicos con quienes trabajar. Él y Shtein se lo quitaron de inmediato. Se reunían regularmente, tratando de descubrir cómo la experiencia de Shlian con la manipulación de superficies planas podría usarse en uno de los proyectos de Shtein. Entonces, un día, Shlian le mostró a Shtein una forma con la que había estado trabajando, donde se corta un papel con pequeñas hendiduras. Cuando Shtein tiró de los extremos, se expandió en una malla tridimensional. "Pensé '¡ah, bingo!'", Recuerda Shtein. Esto sería perfecto para un panel solar. El equipo realizó una simulación utilizando los paneles de kirigami, según las condiciones durante el solsticio de verano en Arizona. La simulación sugirió que el panel kirigami funcionaba casi tan bien como un panel solar de seguimiento mecánico convencional, y era un 36 por ciento más eficiente que un panel estacionario. Los resultados fueron reportados en el. Los paneles de kirigami están a muchos años del uso por parte del consumidor: Shtein espera obtener más fondos para impulsar el proyecto. Pero podrían ser potencialmente más baratos que los paneles convencionales. Si bien el costo de los módulos solares se ha reducido drásticamente a lo largo de los años (alrededor del 75 por ciento desde 2009, según una Agencia Internacional de Energía Renovable), el precio de la instalación se ha mantenido obstinadamente alto. Los paneles de kirigami probablemente serían más fáciles de instalar y requerirían menos equipo pesado. El proyecto se encuentra todavía en la etapa conceptual; el equipo aún no ha creado un prototipo de trabajo del panel. Se necesitarán pruebas adicionales para ver si las láminas solares delgadas y flexibles son lo suficientemente duraderas como para ser remolcadas en nuevas posiciones diariamente durante un período de años. Si el equipo espera construir un panel capaz de durar 25 años, las hojas, según la estimación de Shtein, deberán soportar unos 25,000 movimientos. “¿Puede hacerlo?” Pregunta Shtein. "No lo hemos probado mucho". Tampoco está claro aún qué tipo de mecanismo se usaría para estirar los paneles, aunque probablemente sea mucho más ligero que los rastreadores tradicionales. ? El mismo patrón de kirigami usado en los paneles solares puede tener aplicaciones mucho más allá de la energía solar, dice Shtein. Es posible que el patrón pueda ser útil en cámaras y en la industria aeroespacial y automotriz, aunque Shtein dice que no tiene la libertad de dar muchos detalles. Origami, el primo más conocido del kirigami, se ha utilizado para muchos, desde endoprótesis vasculares hasta espejos aeroespaciales y bolsas de aire para automóviles. La propia Kirigami fue utilizada recientemente por los investigadores de Cornell para hacer. Cortados a partir de grafeno (láminas de carbono de un átomo de espesor), los transistores se podrían usar para crear nanomáquinas para cualquier número de propósitos.
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