Kínai tudósok egy új, intelligens napelemes (SPV) ablakot fejlesztettek ki, amely egyszerre képes elektromos energiát termelni és szabályozni az épületbe bejutó napenergia sugárzást. Az innováció a fotoelektromos és elektrokróm funkciókat ötvözi, így nemcsak energiát termel, hanem optimalizálja az épület energiahatékonyságát is. „Tanulmányunk egy olyan SPV ablakot javasolt, amely működési stratégiáival egyidejűleg javítja az épületek energiahatékonyságát és a hálózatbarát működést” – nyilatkozta Yutong Tan, a kutatás vezetője. Az SPV ablak hőáramlás-szabályozási stratégiája jelentős javulást mutatott a hagyományos alacsony emissziójú (Low-E) ablakokhoz képest, beleértve a túlzott napfény, csúcsenergia-terhelés és éves energiafogyasztás csökkentését. Az ablak kristályos szilíciumcellákat és elektrokróm fóliát kombinál. A fotoelektrokróm eszköz (PECD) egyszerre biztosítja az energiaátalakítást és a napenergia szabályozását. Az ablak szerkezeti elemei között található egy tiszta üvegtakaró, funkcionális réteg, argongázréteg és Low-E üveglap. Az elektrokróm fóliát két átlátszó réteg között helyezték el, amely több rétegből áll, például iontároló és ionvezető rétegekből, írja a pv-magazine.com.
Ha az elektrokróm fóliára nem kerül feszültség, az átlátszóság maximális. Amikor feszültséget alkalmaznak, az iontároló rétegből származó lítiumionok az elektrokróm réteghez vándorolnak, amely sötétebbé válik, csökkentve a bejutó fény mennyiségét. A rendszert az EnergyPlus szimulációs szoftverben tesztelték különböző kínai városokban, mint Fuzhou, Xiamen, Hongkong és Haikou. A szimulációk során két vezérlési stratégiát teszteltek: a napenergia-sugárzást szabályozó (CtrlRad) és a hőáramlást szabályozó (CtrlFlux) módszereket. Az eredmények szerint a CtrlFlux stratégia 49–69%-os csökkenést eredményezett az éves energiafogyasztásban, míg a CtrlRad esetében ez az érték 44–54% között mozgott.
„Az SPV ablak a hőáramlás-szabályozási stratégiával átlagosan 55,5%-kal javította az összesített teljesítményt” – összegezte a kutatócsoport. A következő lépésként az intelligens ablakok beltéri fény- és hőszabályozási képességeinek továbbfejlesztését tervezik. A kutatást a kínai Hunan Egyetem és az Oktatási Minisztérium Épületbiztonsági és Energiahatékonysági Kulcslaboratóriuma végezte, és az Applied Energy című szaklapban publikálták.