Usando Kirigami, larte giapponese del taglio della carta, per costruire migliori pannelli solari
Gli ingegneri che tentano di rendere l'energia solare più conveniente per l'utente medio hanno da tempo affrontato un enigma. I pannelli solari catturano molta più energia quando possono spostarsi per seguire il movimento del sole attraverso il cielo. Ma gli apparati necessari per spostare i pannelli sono costosi e generalmente sono troppo pesanti da usare sui tetti inclinati. Ora, ho preso in prestito da, l'arte giapponese di taglio della carta, per creare un nuovo tipo di pannello di monitoraggio. I fogli di plastica piatti di celle solari sono segnati con piccoli tagli usando un laser. Quando vengono tirati, i fogli si aprono in tre dimensioni, offrendo superfici rialzate per affrontare la direzione del sole. "Qui abbiamo un substrato, che è davvero sottile. È leggero, non deve essere inclinato con grossi supporti o macchine ", afferma Max Shtein, professore associato di scienze dei materiali e ingegneria all'università. "Tutto quello che devi fare è allungarlo." Le celle solari kirigami sono il risultato di una collaborazione tra il team di Shtein e. Shlian, noto per le sue sculture dall'aspetto futuristico fatte di carta pieghettata e piegata geometricamente, era arrivato dal laboratorio di Shtein diversi anni fa, alla ricerca di scienziati con cui lavorare. Lui e Shtein l'hanno colpito immediatamente. Si incontravano regolarmente, cercando di capire come l'esperienza di Shlian nella manipolazione di superfici piane potesse essere utilizzata in uno dei progetti di Shtein. Poi, un giorno, Shlian mostrò a Shtein una forma con cui stava lavorando, dove una carta è tagliata con piccole fessure. Quando Shtein ha tirato le estremità, si è espanso in una maglia tridimensionale. "Ho pensato 'ah ah, bingo!'" Ricorda Shtein. Questo sarebbe perfetto per un pannello solare. Il team ha eseguito una simulazione utilizzando i pannelli kirigami, in base alle condizioni durante il solstizio d'estate in Arizona. La simulazione ha suggerito che il pannello di kirigami funzionasse quasi come un normale pannello solare di rintracciamento alimentato meccanicamente, ed era il 36% più efficiente di un pannello fisso. I risultati sono stati riportati nel.? I pannelli kirigami sono lontani anni dopo l'uso da parte dei consumatori: Shtein spera di ottenere maggiori finanziamenti per promuovere il progetto. Ma potrebbero potenzialmente essere più economici dei pannelli convenzionali. Mentre il costo dei moduli solari è diminuito drasticamente nel corso degli anni (circa il 75% dal 2009, secondo un'agenzia internazionale per le energie rinnovabili), il prezzo dell'installazione è rimasto ostinatamente alto. I pannelli kirigami sarebbero probabilmente più facili da installare e richiederebbero attrezzature meno pesanti. Il progetto è ancora nella fase concettuale; il team non ha ancora creato un prototipo funzionante del pannello. Saranno necessari ulteriori test per vedere se i pannelli solari sottili e flessibili sono abbastanza resistenti da essere tirati in nuove posizioni ogni giorno per un periodo di anni. Se il team spera di costruire un pannello capace di durare per 25 anni, i fogli, secondo la stima di Shtein, dovranno sostenere circa 25.000 movimenti. "Può farlo?" Chiede Shtein. "Non l'abbiamo testato molto". Non è ancora chiaro quale tipo di meccanismo sarebbe utilizzato per allungare i pannelli, anche se sarebbe probabilmente molto più leggero dei tracker tradizionali. ? Lo stesso modello di kirigami usato sui pannelli solari potrebbe avere applicazioni ben oltre l'energia solare, afferma Shtein. È possibile che il modello possa essere utile nelle fotocamere e nell'industria aerospaziale e automobilistica, sebbene Shtein affermi di non essere libero di fornire molti dettagli. Origami, il cugino più famoso di kirigami, è stato usato per molti, dagli stent cardiaci agli specchi aerospaziali agli airbag per auto. Lo stesso Kirigami è stato recentemente utilizzato dai ricercatori Cornell. Tagliati dal grafene (fogli di carbonio con un atomo di spessore), i transistor potrebbero essere utilizzati per creare nanomacchine per un numero qualsiasi di scopi.
Usando Kirigami, larte giapponese del taglio della carta, per costruire migliori pannelli solari
Gli ingegneri che tentano di rendere l'energia solare più conveniente per l'utente medio hanno da tempo affrontato un enigma. I pannelli solari catturano molta più energia quando possono spostarsi per seguire il movimento del sole attraverso il cielo. Ma gli apparati necessari per spostare i pannelli sono costosi e generalmente sono troppo pesanti da usare sui tetti inclinati. Ora, ho preso in prestito da, l'arte giapponese di taglio della carta, per creare un nuovo tipo di pannello di monitoraggio. I fogli di plastica piatti di celle solari sono segnati con piccoli tagli usando un laser. Quando vengono tirati, i fogli si aprono in tre dimensioni, offrendo superfici rialzate per affrontare la direzione del sole. "Qui abbiamo un substrato, che è davvero sottile. È leggero, non deve essere inclinato con grossi supporti o macchine ", afferma Max Shtein, professore associato di scienze dei materiali e ingegneria all'università. "Tutto quello che devi fare è allungarlo." Le celle solari kirigami sono il risultato di una collaborazione tra il team di Shtein e. Shlian, noto per le sue sculture dall'aspetto futuristico fatte di carta pieghettata e piegata geometricamente, era arrivato dal laboratorio di Shtein diversi anni fa, alla ricerca di scienziati con cui lavorare. Lui e Shtein l'hanno colpito immediatamente. Si incontravano regolarmente, cercando di capire come l'esperienza di Shlian nella manipolazione di superfici piane potesse essere utilizzata in uno dei progetti di Shtein. Poi, un giorno, Shlian mostrò a Shtein una forma con cui stava lavorando, dove una carta è tagliata con piccole fessure. Quando Shtein ha tirato le estremità, si è espanso in una maglia tridimensionale. "Ho pensato 'ah ah, bingo!'" Ricorda Shtein. Questo sarebbe perfetto per un pannello solare. Il team ha eseguito una simulazione utilizzando i pannelli kirigami, in base alle condizioni durante il solstizio d'estate in Arizona. La simulazione ha suggerito che il pannello di kirigami funzionasse quasi come un normale pannello solare di rintracciamento alimentato meccanicamente, ed era il 36% più efficiente di un pannello fisso. I risultati sono stati riportati nel.? I pannelli kirigami sono lontani anni dopo l'uso da parte dei consumatori: Shtein spera di ottenere maggiori finanziamenti per promuovere il progetto. Ma potrebbero potenzialmente essere più economici dei pannelli convenzionali. Mentre il costo dei moduli solari è diminuito drasticamente nel corso degli anni (circa il 75% dal 2009, secondo un'agenzia internazionale per le energie rinnovabili), il prezzo dell'installazione è rimasto ostinatamente alto. I pannelli kirigami sarebbero probabilmente più facili da installare e richiederebbero attrezzature meno pesanti. Il progetto è ancora nella fase concettuale; il team non ha ancora creato un prototipo funzionante del pannello. Saranno necessari ulteriori test per vedere se i pannelli solari sottili e flessibili sono abbastanza resistenti da essere tirati in nuove posizioni ogni giorno per un periodo di anni. Se il team spera di costruire un pannello capace di durare per 25 anni, i fogli, secondo la stima di Shtein, dovranno sostenere circa 25.000 movimenti. "Può farlo?" Chiede Shtein. "Non l'abbiamo testato molto". Non è ancora chiaro quale tipo di meccanismo sarebbe utilizzato per allungare i pannelli, anche se sarebbe probabilmente molto più leggero dei tracker tradizionali. ? Lo stesso modello di kirigami usato sui pannelli solari potrebbe avere applicazioni ben oltre l'energia solare, afferma Shtein. È possibile che il modello possa essere utile nelle fotocamere e nell'industria aerospaziale e automobilistica, sebbene Shtein affermi di non essere libero di fornire molti dettagli. Origami, il cugino più famoso di kirigami, è stato usato per molti, dagli stent cardiaci agli specchi aerospaziali agli airbag per auto. Lo stesso Kirigami è stato recentemente utilizzato dai ricercatori Cornell. Tagliati dal grafene (fogli di carbonio con un atomo di spessore), i transistor potrebbero essere utilizzati per creare nanomacchine per un numero qualsiasi di scopi.
Lanterne di carta, Polvere colorata holi