Разработана технология, позволяющая солнечным батареям работать в круглосуточном режиме

Основной причиной, тормозящей повсеместное внедрение солнечных батарей как основного источника электроэнергии, является их зависимость от внешнего источника освещения,  в результате чего приходится использовать сложные и дорогие системы аккумуляции (накопления) энергии.

Так, типичная установка мощностью 10 КВт включает в свой состав:

1. 40 панелей, мощностью по 250 Вт каждая

2. аккумуляторная батарея из не менее чем двадцати мощных аккумуляторов с емкостью 200 ампер-часов каждый

3. солнечный контроллер МРРТ заряда аккумуляторов 240 В – 40 А (2 штуки)

4. солнечный инвертор 240 В – 10 кВт (1 штука)

Структурная схема солнечной электростанции

Разумеется, не обойтись и без монтажных шкафов, многочисленных кабелей, разъёмов и т.д.

При этом вес дополнительного оборудования, в основном аккумуляторов, превышает (как минимум - сравним) вес самих панелей, а размещены они должны быть в специальном помещении, также требующем дополнительных расходов.

Но самое неприятное  - это цена.

Так, один-единственный аккумулятор может стоить от $300 до $500, комплект же  - не менее $5 000 -7 000.

Аккумулятор для СЭС. Для надёжного обеспечения снабжения электричеством их потребуется от 20 штук. Вес каждого - порядка 60 кг

Солнечная же панель вполне доступна и за $150, а то и меньше, что даёт порядка $6 000.

Солнечные батареи на крыше дома

Таким образом, не менее половины (на самом  деле  - больше) стоимости комплекта приходится на вспомогательные аксессуары.

Разумеется, полностью отказаться от конвертеров (преобразователей) и аккумуляторов невозможно, но уменьшить их количество в разы, а то и на порядок - чрезвычайно соблазнительно.

Для решения этой нетривиальной задачи группа молодых учёных обратилась к казалось бы совершенно не имеющему отношения к проблеме процессу  - биолюминесценции.

Биолюминесценция характерна для довольно обширного круга организмов, в первую очередь морских.

Группа люминесцирующих медуз

Светятся также некоторые виды грибов, и насекомых.

Вот они-то, а именно жуки семейства Lampyridae, более известные как светляки, и подсказали исследователям нетривиальный ход, могущий в итоге привести к кардинальным изменениям в мировой энергетике.

Учёные обратили внимание на то, что свет, испускаемый насекомыми из специальных органов  - лантернов.- является строго монохроматичным (!), и неполяризованным, что как нельзя лучше подходит для работы солнечных элементов в оптимальном режиме.

Сама же реакция, протекающая в лантернах, описывается следующими формулами:

1. люциферин + АТФ → люцифериладенилат + PPi

2. люцифериладенилат + O₂ → оксилюциферин + АМФ + свет

в соответствии со схемой:

В реакции свечения участвуют несколько химических соединений. Одно из них, устойчиво к нагреванию и присутствует в небольшом количестве — люциферин. Другое вещество — фермент люцифераза. Также для реакции свечения необходима ещё и аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). Люцифераза представляет собой белок, богатый сульфгидрильными группами.

Как удалось установить, общий КПД реакции достигает почти 98%, что близко к теоретическому пределу.

Единственное но заключалось в том, что мощность излучения светляка измеряется долями милливатта,  что совершенно недостаточно.

Таким образом, задача свелась к необходимости выведения породы жуков, светящихся в тысячи (желательно  - в десятки тысяч раз) ярче, чем их сородичи в дикой природе.

И успех пришёл!

Манипулируя рационами питания, экспериментаторы вывели чрезвычайно крупных (до 25 см!) светляков, мощность свечения которых в среднем составила 50, а у рекордных экземпляров  - 100 и более ватт.

Это был грандиозный, революционный прорыв.

Стало возможным помещать группу из 7-8 светляков в специальный контейнер, изготовленный из светопрозрачного материала, и, разместив контейнер в 10-15 см от панели, получить устойчивый ток номинальной (250 Вт) мощности.

Избыточное количество источников объясняется как необходимостью иметь резерв на случай утраты свойств частью из них, так и тем, что КПД самой панели не превосходит 70%.

Как бы то ни было, поставленная задача с блеском решена.

Попутно, в качестве бесплатного бонуса, оказалось, что с ростом размеров жуки полностью утрачивают подвижность и агрессивность, что позволило сделать стенки контейнера минимальной толщины.

Средний срок работы суперсветляка порядка 3 мес., после чего его необходимо заменять. Для этого в резерве всегда должно быть определённое количество личинок, которые сами не светятся, но активно запасают энергию, питаясь любыми пищевыми отходами, что само по себе является дополнительным плюсом, позволяя направлять ранее выбрасывавшиеся органические остатки на генерацию энергии.

Кстати, сами жуки ничего не едят, используя  накопленные личинками запасы.

Теперь достаточно разместить в подвальном помещении солнечные батареи с достаточным количеством (1-2 на батарею) контейнеров с чудо-насекомыми,  и можно получать практически бесплатную электроэнергию, попутно избавившись от массы более ненужных устройств, в первую очередь  - тех самых аккумуляторов.

Ожидается,. что стоимость такой электростанции упадёт, по сравнению с традиционной СЭС, на 40-45%, что повлечёт за собой резкий рост спроса.

Попутно открываются и новые перспективы для самого широкого внедрения электротранспорта, в первую очередь электромобилей.  

Необходимо отметить, что технология является ноу-хау Полтавского Международного Зоо Развивающего Образовательного Центра (Poltava's Internationation Zoo Developing Educated Center), на базе и сотрудниками которого и проводились все исследования.

Впрочем, эта ремарка излишня для тех, кто понимает.