Teknologi Tenaga Surya Umum Dapat Menghidupkan Perangkat Cerdas Di Dalam Ruangan

Setiap kali Anda menyalakan lampu di rumah atau di kantor, Anda menghabiskan energi. Tetapi bagaimana jika membalik saklar lampu berarti menghasilkan energi juga?

Kami biasanya memikirkan sel surya, atau fotovoltaik (PV), yang dipasang di atap, mengubah sinar matahari menjadi listrik, tetapi membawa teknologi itu ke dalam ruangan dapat lebih meningkatkan efisiensi energi bangunan dan memberi energi pada petak teknologi pintar nirkabel seperti alarm asap, kamera, dan suhu. sensor, juga disebut perangkat Internet of Things (IoT). Sekarang, sebuah studi dari National Institute of Standards and Technology (NIST) menunjukkan bahwa pendekatan langsung untuk menangkap cahaya di dalam ruangan mungkin dapat dijangkau. Peneliti NIST menguji kemampuan pengisian daya dalam ruangan dari perangkat PV modular kecil yang terbuat dari bahan yang berbeda dan kemudian menghubungkan modul efisiensi terendah - terdiri dari silikon - ke sensor suhu nirkabel.

Hasil tim' diterbitkan di jurnalIlmu Energi& Rekayasa, tunjukkan bahwa modul silikon, yang hanya menyerap cahaya dari LED, memberikan lebih banyak daya daripada sensor yang digunakan dalam operasi. Hasil ini menunjukkan bahwa perangkat dapat berjalan terus menerus saat lampu tetap menyala, yang akan menghilangkan kebutuhan seseorang untuk menukar atau mengisi ulang baterai secara manual.

& quot;Orang-orang di lapangan telah berasumsi bahwa' mungkin untuk memberi daya pada perangkat IoT dengan modul PV dalam jangka panjang, tetapi kami belum'tidak benar-benar melihat data untuk mendukungnya sebelumnya sekarang, jadi ini semacam langkah pertama untuk mengatakan bahwa kita bisa melakukannya," kata Andrew Shore, seorang insinyur mesin NIST dan penulis utama studi tersebut.

Sebagian besar bangunan diterangi oleh campuran matahari dan sumber cahaya buatan di siang hari. Saat senja, yang terakhir dapat terus memasok energi ke perangkat. Namun, cahaya dari sumber dalam ruangan umum, seperti LED, mencakup spektrum cahaya yang lebih sempit daripada pita lebar yang dipancarkan oleh matahari, dan beberapa bahan sel surya lebih baik dalam menangkap panjang gelombang ini daripada yang lain.

Untuk mengetahui dengan tepat bagaimana beberapa bahan yang berbeda akan menumpuk, Shore dan rekan-rekannya menguji modul mini PV yang terbuat dari gallium indium phosphide (GaInP), gallium arsenide (GaAs) -- dua bahan yang diarahkan ke lampu LED putih -- dan silikon, a kurang efisien tetapi lebih terjangkau dan bahan biasa.

Para peneliti menempatkan modul selebar sentimeter di bawah LED putih, ditempatkan di dalam kotak hitam buram untuk menghalangi sumber cahaya eksternal. LED menghasilkan cahaya pada intensitas tetap 1000 lux, sebanding dengan tingkat cahaya di ruangan yang cukup terang, selama eksperimen. Untuk modul silikon dan PV GaAs, berendam dalam cahaya dalam ruangan terbukti kurang efisien dibandingkan sinar matahari, tetapi modul GaInP berkinerja jauh lebih baik di bawah LED daripada di bawah sinar matahari. Baik modul GaInP dan GaAs secara signifikan melampaui silikon di dalam ruangan, masing-masing mengubah 23,1% dan 14,1% dari lampu LED menjadi daya listrik, dibandingkan dengan efisiensi konversi daya 9,3% silikon's.

Tidak mengherankan bagi para peneliti, peringkatnya sama untuk tes pengisian daya di mana mereka menghitung waktu yang dibutuhkan modul untuk mengisi baterai 4,18 volt yang setengah terisi, dengan silikon berada di urutan terakhir dengan selisih lebih dari satu. setengah hari.

Tim tertarik untuk mempelajari apakah modul silikon, meskipun kinerjanya buruk dibandingkan pesaing papan atas, dapat menghasilkan daya yang cukup untuk menjalankan perangkat IoT dengan permintaan rendah, kata Shore.

Perangkat IoT pilihan mereka untuk percobaan berikutnya adalah sensor suhu yang mereka hubungkan ke modul PV silikon, ditempatkan sekali lagi di bawah LED. Setelah menyalakan sensor, para peneliti menemukan bahwa sensor itu dapat memberikan pembacaan suhu secara nirkabel ke komputer terdekat, yang ditenagai oleh modul silikon saja. Setelah dua jam, mereka mematikan lampu di kotak hitam dan sensor terus berjalan, baterainya habis setengah dari kecepatan yang diperlukan untuk mengisi daya.

& quot;Bahkan dengan modul mini yang kurang efisien, kami menemukan bahwa kami masih dapat memasok lebih banyak daya daripada yang dikonsumsi sensor nirkabel," kata pantai.

Para peneliti' temuan menunjukkan bahwa bahan yang sudah ada di mana-mana dalam modul PV luar ruang dapat digunakan kembali untuk perangkat dalam ruangan dengan baterai berkapasitas rendah. Hasilnya terutama berlaku untuk bangunan komersial di mana lampu menyala sepanjang waktu. Tetapi seberapa baik perangkat bertenaga PV berjalan di ruang yang hanya menyala sebentar-sebentar sepanjang hari atau mati di malam hari? Dan seberapa besar faktor yang akan mempengaruhi cahaya sekitar yang masuk dari luar? Rumah dan ruang kantor bukanlah kotak hitam'

Tim berencana untuk menjawab kedua pertanyaan tersebut, pertama dengan menyiapkan perangkat pengukur cahaya di Fasilitas Uji Perumahan Net-Zero Energy NIST' untuk mendapatkan pemahaman tentang cahaya apa yang tersedia sepanjang hari di tempat tinggal rata-rata, Shore dikatakan. Kemudian mereka' akan mereplikasi kondisi pencahayaan rumah net-zero di lab untuk mengetahui bagaimana kinerja perangkat IoT bertenaga PV dalam skenario perumahan.

Memasukkan data mereka ke dalam model komputer juga penting untuk memprediksi berapa banyak daya yang akan dihasilkan modul PV di dalam ruangan dengan tingkat cahaya tertentu, kemampuan utama untuk penerapan teknologi yang hemat biaya.

& quot;Kami' menyalakan lampu kami sepanjang waktu dan saat kami bergerak lebih menuju bangunan komersial dan rumah yang terkomputerisasi, PV bisa menjadi cara untuk memanen sebagian energi cahaya yang terbuang dan meningkatkan efisiensi energi kami ," kata pantai.

Sumber Cerita:

Bahan:disediakan olehInstitut Standar dan Teknologi Nasional (NIST).Catatan: Konten dapat diedit untuk gaya dan panjangnya.