Nieuwe nanocoatingtechnologie biedt potentie voor het verbeteren van de energie-efficiëntie van LED-straatverlichting
Wetenschappers van de King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) en King Abdulaziz City for Science and Technology (KACST) in Saoedi-Arabië hebben gezamenlijk een innovatieve nanocoatingtechnologie ontwikkeld, die naar verwachting de energie-efficiëntie van lichtemitterende diodes (LED) straatlantaarns aanzienlijk zal verhogen en de CO2-uitstoot zal verminderen.
Gepubliceerd in het tijdschriftLicht: Wetenschap & Toepassingen, merkt de studie op dat een brede adoptie van deze technologie alleen al in de Verenigde Staten de kooldioxide-uitstoot jaarlijks met meer dan 1,3 miljoen ton zou kunnen verminderen.
Verlichting is een grote energieverbruiker en is goed voor ongeveer 20% van het wereldwijde elektriciteitsverbruik en bijna 6% van de broeikasgasemissies. Straatverlichting alleen al vormt 1-3% van de wereldwijde elektriciteitsvraag, wat gemeentelijke autoriteiten belast. Hoewel LED's hoogefficiënte lichtbronnen zijn, wordt ongeveer 75% van hun energie omgezet in warmte en verdwijnt deze tijdens gebruik. Hoge temperaturen verminderen niet alleen de lichtefficiëntie, maar verkorten ook de levensduur van de lamp, waardoor effectief thermisch beheer cruciaal is voor het verbeteren van de LED-prestaties.
De kerninnovatie van het onderzoeksteam is een nanomateriaal genaamd nanoPE (nanoporeuze polyethyleen). Dit materiaal, gemaakt van gewoon polyethyleen, heeft poriën van 30 nanometer (ongeveer een duizendste van de diameter van een menselijk haar) via een speciaal productieproces. De unieke eigenschap is de hoogefficiënte transmissie van infraroodlicht (de primaire bron van thermische straling) – meer dan 80% – terwijl meer dan 95% van het zichtbare licht wordt gereflecteerd.
Om de voordelen van nanoPE te maximaliseren, stellen onderzoekers voor om LED-straatverlichting te installeren die met dit materiaal "ondersteboven" is gecoat. In deze opstelling stroomt thermische energie (infraroodlicht) van de lampen soepel door nanoPE en straalt omhoog naar de hemel voor dissipatie, terwijl zichtbaar licht dat nodig is voor neerwaartse verlichting effectief naar de grond wordt weerkaatst. Dit verschilt sterk van traditionele LED-ontwerpen, waarbij warmte intern wordt vastgehouden en lampkoppen naar beneden wijzen.
Experimentele resultaten bevestigen dat de nanoPE-coating de LED-temperaturen met 7,8°C verlaagt in laboratoriumomgevingen (wat de efficiëntie met ~5% verhoogt) en 4,4°C in buitentests (een efficiëntiewinst van ~4%). Hoofdonderzoeker professor Qiaoqiang Gan benadrukte dat zelfs kleine efficiëntieverbeteringen een aanzienlijke impact kunnen hebben op duurzame ontwikkeling wanneer ze op grote schaal worden ingezet. Coauteur Dr. Hussam Qasem voegde eraan toe dat het ontwerp de warmteafvoer verbetert en tegelijkertijd een hoge lichtefficiëntie behoudt, wat het een veelbelovende oplossing maakt voor duurzame verlichting.
