Фактически, этот свет исходит прямо от солнца. А с помощью крошечных электрожидкостных ячеек и ряда открытых «воздуховодов» солнечный свет может естественным образом освещать рабочие места без окон глубоко внутри офисных зданий, а избыточная энергия может быть использована, сохранена и направлена в другие приложения.
Эта новая технология называется SmartLight и является результатом междисциплинарного исследовательского сотрудничества Антона Харфманна из Калифорнийского университета и Джейсона Хайкенфельда. Их исследовательский документ «Умный свет – усиление светопроницаемости для улучшения распределения солнечной энергии в зданиях» был недавно представлен на международном энергетическом форуме CasaClima в Италии.
"Технология SmartLight будет новаторской. Это изменит правила игры ", – говорит Харфманн, доцент Школы архитектуры и дизайна интерьера Калифорнийского университета. "Это изменит уравнение для энергии.
Это изменит способ проектирования и ремонта зданий. Это изменит то, как мы будем использовать энергию и справиться с реальностью солнца. У этого есть все виды преимуществ и последствий, которые, я думаю, мы даже не начали касаться."
Основные улучшения с минимальными доработками
SmartLight задает простой вопрос: есть ли более разумный способ использовать солнечный свет?? Каждый день солнечные лучи попадают на Землю с более чем достаточным количеством энергии, чтобы удовлетворить многие потребности общества в энергии, но существующие технологии, предназначенные для использования этой энергии, такие как фотоэлектрические элементы, не очень эффективны.
Типичный фотоэлектрический массив теряет большую часть солнечной энергии, когда преобразуется в электричество. Но с SmartLight, по словам Харфманна, солнечный свет, проходящий через систему, остается и используется в своей первоначальной форме.
Этот метод намного более эффективен, чем преобразование света в электричество, а затем обратно в свет, и будет гораздо более устойчивым, чем производство электрического света путем сжигания ископаемого топлива или высвобождения ядерной энергии.
Технология может быть применена к любому зданию – большому или маленькому, старому или новому, жилому или коммерческому. Но Харфманн и Хайкенфельд считают, что это окажет наибольшее влияние на большие коммерческие здания. U.S.
Управление энергетической информации Министерства энергетики США показывает, что в 2011 году 21 процент электроэнергии, потребляемой в коммерческом секторе, приходился на освещение. Харфманн называет потребность в энергии для освещения в больших коммерческих зданиях «основным источником энергии» и говорит, что энергия, необходимая для размещения зданий, составляет около 50 процентов от общего количества энергии, потребляемой людьми.
SmartLight может помочь устранить этот энергетический дисбаланс. Это работает так: узкая сетка электрожидкостных ячеек, которая питается от встроенных фотоэлектрических элементов, применяется в верхней части окна. Каждая крошечная клетка ¬- ширина всего несколько миллиметров – содержит жидкость с оптическими свойствами не хуже стекла. Поверхностное натяжение жидкости можно быстро преобразовать в формы, такие как линзы или призмы, с помощью минимальной электрической стимуляции – примерно в 10 000-100 000 раз меньше энергии, чем требуется для зажигания традиционной лампы накаливания.
Таким образом можно контролировать солнечный свет, проходящий через ячейку.
Сетка может направлять свет, отражающийся от потолка, чтобы обеспечить естественное освещение комнаты.
Другой свет может быть направлен на специальные приспособления для рабочего освещения. Еще одна часть света может проходить через пустые самые верхние пространства в комнате к существующему или недавно установленному окну, оснащенному собственной электрожидкостной решеткой. Оттуда процесс можно повторить, чтобы солнечный свет попадал в самые глубокие, наиболее "закрытые светом" области любого здания.
И все это делается без необходимости устанавливать новую проводку, воздуховоды, трубы или кабели.
"Вы используете пространство, которое уже полностью доступно. Даже если я хочу модернизировать существующую архитектуру, у меня есть место и возможность сделать это », – говорит Хайкенфельд, профессор электротехники и компьютерных систем и создатель электрожидкостных ячеек Smart Light. "И вам не нужно что-то механическое и громоздкое, например, мотор, жужжащий в углу вашего офиса, управляющий светом.
Это просто похоже на кусок стекла, который внезапно переключается."
Умный подход обеспечивает динамический отклик
Что касается коммутации, Харфманн представляет себе рабочее место, где физические выключатели света соединяются с другим устаревшим офисным оборудованием, таким как коврики для мыши или громоздкие ЭЛТ-мониторы. Планируется, что SmartLight будет управляться по беспроводной сети через мобильное программное приложение. Таким образом, вместо того, чтобы вручную переключать выключатель на стене, пользователь будет указывать свои предпочтения освещения через приложение на своем мобильном устройстве, а SmartLight будет соответствующим образом регулировать яркость комнаты. SmartLight может даже использовать данные геолокации из приложения, чтобы реагировать, когда пользователь входит или выходит из комнаты или когда они меняют места в комнате, манипулируя осветительными приборами с поддержкой Wi-Fi.
"SmartLight будет управляться по беспроводной сети. Не было бы проводов для запуска. У вас не было бы выключателей в комнате. Вы бы не проложили электричество по стенам ", – говорит Харфманн. «Вы входите в комнату, и свет включается, потому что ваш смартфон знает, где вы находитесь, и обменивается данными с системой SmartLight."
Но что бывает ночью или в пасмурные дни? Вот где пригодится способность SmartLight к хранению энергии.
В типичный солнечный день солнечный свет падает на фасад со скоростью, которая часто в сотни раз превышает то, что необходимо для освещения всего здания. SmartLight может направлять излишки света в централизованный узел сбора и хранения энергии внутри здания.
Накопленная энергия затем может быть использована для передачи электрического освещения обратно через здание при низком уровне естественного освещения. Сетка SmartLight настолько отзывчива – каждая ячейка может переключаться за секунду – она может динамически реагировать на различные уровни освещенности в течение дня, а это означает, что уровни освещения в офисе будут оставаться постоянными в течение яркого утра, когда вы читаете электронную почту, или в часы бурного обеда, когда вы едите. за рабочим столом, а допоздна проводила за пересмотром бюджета.
Имея такой потенциал для хранения энергии, электрическая сеть здания также может подключаться к централизованному концентратору и использовать накопленную энергию для обеспечения других нужд, таких как отопление и охлаждение.
И если централизованный сбор излишков солнечного света невозможен внутри некоторых существующих структур, свет можно даже направить прямо через здание на соседний сборный пункт.