Исследователи из Гарварда разработали устройство, позволяющее получать именно ту энергию, которая нужна в данный момент. Их «контрастиальный» солнечный комбайн использует простой физический принцип — испарение и конденсацию воды — чтобы выступать в роли оптического переключателя. Разработка, как поясняют авторы исследования, калибрует свою работу в соответствии с сезонными потребностями здания, которые напрямую зависят от температуры окружающей среды. В результате получается «двухрежимная» система, которая летом отдает приоритет электричеству для кондиционирования, а зимой — прямому теплу.
Конструкция устройства представляет собой «сэндвич» из простых материалов: тонкая линза Френеля, герметичная полость с водой и фотоэлектрический элемент. В основе переключения лежит агрегатное состояние воды. В теплую погоду вода остается в виде пара, создавая высокий коэффициент преломления, который позволяет линзе фокусировать солнечный свет непосредственно на фотоэлементе, вырабатывая электроэнергию. Когда температура падает, вода достигает точки росы и конденсируется в жидкость. Это физическое изменение снижает разницу в показателях преломления, и линза теряет фокусирующую способность: свет минует фотоэлемент и проникает внутрь здания в виде тепла.
В лабораторных испытаниях, моделировавших климатические условия Бостона, устройство продемонстрировало способность к самонастройке, ориентируясь на точку росы в 15 градусов Цельсия. Эффективность такого подхода оказалась впечатляющей: в режиме нагрева установка преобразует около 90% падающего солнечного света в тепло внутри помещения. Это примерно в 5 раз превышает тепловую отдачу связки из обычной фотоэлектрической панели и электрического нагревателя.
Эта добавка делает солнечные панели эффективнее и увеличивает их ресурс.