PV-Leaf ist ein innovatives Produkt, das von Wissenschaftlern des Imperial College London entwickelt wurde und die Nachbildung eines echten Blattes darstellt. Inspiriert vom Prozess der natürlichen Transpiration ermöglicht es eine effizientere Stromerzeugung. Es produziert tendenziell 10 % mehr Strom als herkömmliche Solarmodule und bekämpft gleichzeitig effektiv Überhitzungsprobleme. Mit seinem Potenzial für eine erhebliche Energie- und Süßwasserproduktion ist PV-Leaf ein vielversprechender Beitrag zur globalen Energiewende.
Das PV-Blattdesign kombiniert Glas, Photovoltaikzellen, Bambusfasern und Hydrogelzellen und bildet so ein bemerkenswertes Abbild eines echten Blattes. Dank dieser Technologie kann sich Wasser gleichmäßig in der künstlichen Blattstruktur verteilen . Das verdunstet anschließend von der Oberfläche und kühlt diese dadurch ab . Dieses innovative Design macht Pumpen, Ventilatoren, Steuereinheiten und teure poröse Materialien überflüssig. Es produziert nicht nur mehr sauberes Wasser und Wärmeenergie, sondern passt sich auch mühelos an Schwankungen der Umgebungstemperatur und der Sonneneinstrahlung an.
Natur inspiriert
Das Pflanzenblatt besteht aus verschiedenen Strukturen, die den Transport von Wasser von den Wurzeln zu den Blättern der Pflanze ermöglichen. Dieser Vorgang wird als Transpiration bezeichnet.
Inspiriert von der Eleganz von Pflanzenblättern, ahmt das ausgeklügelte PV-Blatt-Konzept den natürlichen Transpirationsprozess nach und ermöglicht so die reibungslose Bewegung, Verteilung und Verdunstung von Wasser. PV-Blätter gewinnen Wärme aus Solarzellen effektiv und wirtschaftlich, indem sie Blattadernbündel mit Naturfasern imitieren und Schwammzellen mit Hydrogelen nachbilden. Dies erklärt vermutlich die höhere Effizienz dieses PV-Blatts bei der Gewinnung von Sonnenenergie und Wasser.
Wissenschaftler ahmten die Transpiration von Pflanzen nach und stellten fest, dass das künstliche Blatt das Potenzial hat, mehr Strom zu erzeugen. Mehrere Experimente zeigten, dass ein PV-Blatt mehr als 10 % mehr Strom produzieren kann als herkömmliche Solarmodule, die typischerweise bis zu 70 % der einfallenden Sonnenenergie an die Umgebung verlieren. Doch wie hoch ist die durchschnittliche Tagesleistung eines Solarmoduls?
Hohe Temperaturen führen zur Überhitzung von Solarmodulen, manchmal bis zu 65 °C oder mehr. Dies beeinträchtigt ihre Effizienz erheblich, da erhöhte Hitze und Temperatur zu einer energiereichen Elektronenbewegung im Halbleiter führen. Dies führt wiederum zu einem höheren Widerstand und damit zu einer geringeren Leistung.
Dr. Gan Huang , Ehrenforschungsstipendiat am Institut für Chemieingenieurwesen und Mitautor der Studie, sagte: „Dieses innovative Design birgt ein enormes Potenzial zur signifikanten Steigerung der Leistung von Solarmodulen und gewährleistet gleichzeitig Kosteneffizienz und Praktikabilität.“
Laut Dr. Huang hat das PV-Blatt das Potenzial, Abwärme zu nutzen und gleichzeitig zusätzliches Wärme- und Frischwasser zu erzeugen. Da beides innerhalb desselben Bauteils generiert wird, könnte das Blatt – gemessen – jährlich Milliarden Kubikmeter Wasser erzeugen . Obwohl sich die Technologie noch in der Entwicklung befindet, setzt das Forschungsteam große Hoffnungen in diese Erfindung.
Professor Christos Markides , Leiter des Labors für saubere Energieprozesse und Autor der Studie, sagte: „Die Umsetzung dieses innovativen blattähnlichen Designs könnte dazu beitragen, die globale Energiewende zu beschleunigen und gleichzeitig zwei dringende globale Herausforderungen anzugehen: den Bedarf an mehr Energie und Süßwasser.“
Dieses PV-Blatt ist effizienter bei der Nutzung von Solarenergie und Wasser. Wissenschaftler ließen sich jedoch auch schon früher von Pflanzen zur Energieerzeugung inspirieren. Im Mai entwickelte ein Forscherteam der Universität Cambridge eine Art künstliches Blatt, das Sonnenlicht nutzt, um Wasser und CO2 in Propanol und Ethanol umzuwandeln. Beide sind saubere Alternativen zu Benzin oder Diesel.
Quelle: Ein neues, bioinspiriertes Solarblatt-Design mit erhöhter Ernteeffizienz
