22 aug. 2011
2 minuten
Aiden Dwyer, een Amerikaanse jongen van 13, heeft een nieuwe opstelling voor zonnepanelen ontdekt, waarmee deze 20 tot 50 procent meer rendement opleveren. Zijn inspiratie haalde Aiden uit de natuur en de wiskundige rij van Fibonacci. Aiden kreeg voor zijn idee een ‘Young Naturalist Award’ van het American Museum of Natural History.
Boomblaadjes zijn de oudste zonnecollectoren op onze planeet. Het meeste rendement uit de zon halen is voor een boom letterlijk een kwestie van leven of dood. Logisch dus dat de 13-jarige Aiden Dwyer voor zijn experiment eens goed naar moeder natuur heeft gekeken.
Patronen
Tijdens een winterse wandeling viel Aidan iets op aan de takken van bomen. Hij merkte dat ze in bepaalde patronen waren gegroeid. Hij nam foto’s van de takken van verschillende bomen. Ook deed hij onderzoek met behulp van de bomen in zijn eigen achtertuin.
Fibonacci
In 1754 observeerde natuurliefhebber Charles Bonnet al dat takken en bladeren van planten in bepaalde patronen, genaamd phyllotaxis, groeien. Bonnet verwerkte het patroon van de spiraalvormige groei in een formule en zag meteen overeenkomsten met de rij van Fibonacci.
Deze bekende wiskundige rij, waarbij het volgende getal steeds de som is van de voorgaande twee getallen (0,1,1,2,3,5,8,13,21,34,55… etc) levert een spiraalvorm op die overal in de natuur terug te zien is. Van schelpdieren tot aan patronen in het heelal. En dus de spiraalvormige wijze waarop veel boomtakken groeien.
De eikenboom, iep, beuk, wilg en de amandelboom lieten het meest duidelijk een Fibonacci-patroon in de groei van hun bladeren zien. Aiden verzamelde monsters van gevallen boomtakken en mat de maten precies op, zodat hij experimenten kon doen met de precieze rangschikking die ook door bomen wordt toegepast.
Experiment met twee modellen
Aidan bouwde een standaard van PVC, met vertakkingen die volgens het Fibonacci-patroon van een eikenboom waren gerangschikt. Het patroon was ongeveer 137 graden en de Fibonacci-verhouding 2/5 (na vijf takken heeft de spiraal daarbij twee omwentelingen om de boomstam gemaakt). In plaats van blaadjes, bevestigde Aidan kleine zonnepanelen die in serie geschakeld 1 tot 2 volt leverden.
Vervolgens bouwde Aidan een tweede model, waarbij de zonnepanelen op een rechthoekige plank waren gerangschikt. Een rangschikking die overeenkomt met veel andere moderne zonnepanelen. Hij begon in oktober met het meten van de opbrengst van deze twee modellen met behulp van een datalogger. De metingen werden op verschillende plekken gedaan en bleven doorgaan tot en met december. En de uitkomsten waren interessant.
Meetresultaten
Gedurende de eerste periode verzamelde het boom-model al 20 procent meer elektriciteit dan het vlakke model en was in staat om per dag 2,5 uur langer zonlicht te oogsten. De meest interessante resultaten kwamen echter in december, toen de zon op haar laagste punt in de hemel stond. Het boommodel maakte toen 50 procent meer elektriciteit aan, en de oogsttijd was ook 50 procent langer dan het vlakke model.
Het ontwerp van Aiden heeft de potentie om het rendement van zonnepanelen enorm te verhogen, simpelweg door een andere opstelling hiervan. En, volgens de jongeman, een boom-ontwerp is nog mooier om te zien ook.
Anderen lazen ook
