En billig termoelektrisk enhet utnyttjar kylan i rymden utan aktiv värmeinmatning, generera elektricitet som driver en LED på natten, forskare rapporterar 12 september i tidningen Joule .

"Anmärkningsvärt, enheten kan generera el på natten, när solceller inte fungerar, "säger huvudförfattaren Aaswath Raman, en biträdande professor i materialvetenskap och teknik vid University of California, Los Angeles. "Utöver belysning, vi tror att detta kan vara ett allmänt möjliggörande tillvägagångssätt för elproduktion som är lämpligt för avlägsna platser, och var som helst där kraftproduktion på natten behövs. "

Medan solceller är en effektiv källa till förnybar energi under dagen, det finns för närvarande ingen liknande förnybar metod för att generera kraft på natten. Sollampor kan utrustas med batterier för att lagra energi som produceras i dagsljus för nattetid, men tillskottet driver upp kostnaderna.

Enheten som utvecklats av Raman och Stanford University forskare Wei Li och Shanhui Fan kringgår begränsningarna för solenergi genom att dra nytta av strålningskylning, där en mot himlen vänd yta överför sin värme till atmosfären som termisk strålning, tappar lite värme till rymden och når en svalare temperatur än den omgivande luften. Detta fenomen förklarar hur frost bildas på gräs under överfrysta nätter, och samma princip kan användas för att generera el, utnyttja temperaturskillnader för att producera förnybar el på natten, när belysningsbehovet toppar.

Raman och kollegor testade sin billiga termoelektriska generator på ett tak i Stanford, Kalifornien, under en klar decemberhimmel. Enheten, som består av ett polystyrenhölje täckt i aluminiumiserat mylar för att minimera värmestrålning och skyddas av ett infrarött transparent vindskydd, satt på ett bord en meter över taknivån, drar värme från den omgivande luften och släpper ut den på natthimlen genom en enkel svart emitter. När den termoelektriska modulen var ansluten till en spänningsförstärkare och en vit lysdiod, forskarna observerade att det passivt drev ljuset. De mätte vidare dess effekt under sex timmar, fann att den genererade så mycket som 25 milliwatt energi per kvadratmeter.

Eftersom strålningskylaren består av en enkel aluminiumskiva belagd med färg, och alla andra komponenter kan köpas från hyllan, Raman och teamet tror att enheten enkelt kan skalas för praktisk användning. Mängden el den producerar per ytenhet är fortfarande relativt liten, begränsar dess utbredda applikationer för tillfället, men forskarna förutspår att det kan göras tjugo gånger mer kraftfullt med förbättrad teknik-till exempel genom att undertrycka värmevinst i den strålande kylkomponenten för att öka värmeutbyteseffektiviteten-och drift i en hetare, torrare klimat.

"Vårt arbete belyser de många återstående möjligheterna till energi genom att dra nytta av kylan i yttre rymden som en förnybar energiresurs, "säger Raman." Vi tror att detta utgör grunden för en kompletterande teknik till solenergi. Även om uteffekten alltid kommer att vara väsentligt lägre, den kan fungera i timmar när solceller inte kan. "