Глядя на свой мобильный телефон, вы понимаете, что батарея разряжена, а это значит, что вам придется совершить еще одну долгую прогулку по городу, чтобы заплатить деньги за зарядку устройства. Пока ты возвращаешься домой, уже темнеет. Вы зажигаете керосиновую лампу, которая освещает комнату тусклым светом. Лампа сжигает значительную часть вашего дохода и выделяет ядовитые газы. Дыхание тем же воздухом, что и ваша горящая лампа, может быть эквивалентно выкуриванию нескольких пачек сигарет в день.
Этот сценарий кажется чуждым большинству людей, живущих в Соединенных Штатах, но это обычная реальность для многих людей, живущих в развивающихся странах. Одним из возможных решений является использование автономных возобновляемых источников энергии, таких как солнечная энергия, для выработки электроэнергии для освещения и зарядки на месте.
Во время мартовской встречи Американского физического общества 2019 года в Бостоне на этой неделе Бет Паркс представит конструкцию, созданную ее командой, которая увеличивает количество солнечного света, улавливаемого солнечным элементом, увеличивая выработку энергии почти на одну треть.
«В Уганде от 20 до 25 процентов людей не имеют доступа к электричеству», - сказал Паркс, доцент Университета Колгейт. «Одна солнечная батарея обеспечивает достаточно энергии для освещения и зарядки мобильных телефонов и радиоприемников. Это огромное улучшение качества жизни».
Несмотря на то, что солнечные панели представляют собой чистый источник возобновляемой энергии, они обычно устанавливаются на фиксированной раме и оптимально ориентированы на солнце только в определенные часы дня.
Парки ранее видели дизайн рамы, которая позволяла бы солнечной панели отслеживать движение солнца с помощью подвешенных грузов. Но дизайн не был проверен, чтобы увидеть, как он работает на самом деле. Он также не был оптимизирован с точки зрения доступности, чтобы обеспечить коммерческую жизнеспособность и внедрение.
Во время своего года обучения по программе Фулбрайта в Уганде она работала со студентами Университета науки и технологии Мбарара над созданием каркаса из металлических труб, который мог бы легко достать и собрать местный сварщик.
«Мы создали каркас из недорогих материалов, который позволяет солнечным панелям отслеживать дугу солнца в течение дня», - сказал Паркс. «Этот подход может сделать солнечную энергию более доступной для домашних хозяйств и малого бизнеса в развивающихся странах».
В ее дизайне ведро с камнями размещено на западной стороне кадра, а ведро с водой - на восточной стороне. Используя контролируемую утечку из ведра с водой, вес перемещается, и панель медленно вращается с востока на запад в течение дня.
Паркс и ее команда тестировали дизайн в течение 20 случайных дней в Уганде. Солнечная батарея на подвижной раме захватывала на 30 процентов больше солнечного света, чем стационарная солнечная батарея в том же месте.
«Если эта структура будет принята, у нее есть потенциал для создания небольшой индустрии для местного сообщества», - сказал Паркс.
По словам Паркса, стоимость системы - солнечной батареи, аккумулятора, зарядного устройства и рамы - примерно на 10 процентов меньше, чем сопоставимая система солнечных батарей на крыше. Этот удивительно простой, недорогой и гениальный метод может увеличить потребление солнечной энергии для людей в развивающихся странах, а также в отдаленных регионах, которые не подключены к сети.