Solárny zberný systém má potenciál generovať slnečnú energiu 24/7

Veľký vynálezca Thomas Edison raz povedal: "Pokiaľ bude svietiť slnko, človek bude schopný vyvinúť silu v hojnosti." Nebol prvou veľkou mysľou, ktorá žasla nad myšlienkou využiť silu slnka; po stáročia vynálezcovia premýšľali a zdokonaľovali spôsob získavania slnečnej energie.

Odviedli úžasnú prácu s fotovoltaickými článkami, ktoré premieňajú slnečné svetlo priamo na energiu. Napriek všetkému výskumu, histórii a vede, ktoré sú za tým, existujú limity, koľko slnečnej energie možno získať a použiť --, pretože jej výroba je obmedzená len na deň.

Profesor University of Houston pokračuje v historickom pátraní a podáva správu o novom type systému zberu solárnej energie, ktorý prekonáva rekord účinnosti všetkých existujúcich technológií. A nemenej dôležité je, že otvára cestu k využívaniu solárnej energie 24/7.

„S našou architektúrou možno účinnosť zberu slnečnej energie zlepšiť na termodynamický limit,“ uvádza Bo Zhao, Kalsi odborný asistent strojárstva a jeho doktorand Sina Jafari Ghalekohneh v časopise.Použitá fyzická kontrola. Termodynamický limit je absolútna maximálna teoreticky možná účinnosť premeny slnečného žiarenia na elektrinu.

Nájdenie efektívnejších spôsobov využitia solárnej energie je rozhodujúce pre prechod na bezuhlíkovú elektrickú sieť. Podľa nedávnej štúdie amerického ministerstva energetiky Úradu pre technológie solárnej energie a Národného laboratória pre obnoviteľnú energiu by solárna energia mohla do roku 2035 predstavovať až 40 percent dodávok elektrickej energie v krajine a 45 percent do roku 2050, kým sa očakáva agresívne zníženie nákladov. politiky a rozsiahlej elektrifikácie.

Ako to funguje?

Tradičná solárna termofotovoltaika (STPV) sa spolieha na medzivrstvu na prispôsobenie slnečného svetla pre lepšiu účinnosť. Predná strana medzivrstvy (strana smerujúca k slnku) je navrhnutá tak, aby absorbovala všetky fotóny prichádzajúce zo slnka. Týmto spôsobom sa slnečná energia premieňa na tepelnú energiu medzivrstvy a zvyšuje teplotu medzivrstvy.

Ale limit termodynamickej účinnosti STPV, ktorý sa už dlho chápe ako limit čierneho telesa (85,4 percenta), je stále oveľa nižší ako limit Landsberga (93,3 percenta), konečný limit účinnosti pre zber solárnej energie.

"V tejto práci ukazujeme, že deficit účinnosti je spôsobený nevyhnutnou spätnou emisiou medzivrstvy smerom k slnku, ktorá je výsledkom reciprocity systému. Navrhujeme nerecipročné systémy STPV, ktoré využívajú medzivrstvu s nerecipročnými radiačnými vlastnosťami," povedal. Zhao. "Takáto nerecipročná medzivrstva môže podstatne potlačiť svoju spätnú emisiu do slnka a priviesť viac toku fotónov smerom k bunke.

Ukazujeme, že s takýmto zlepšením môže nerecipročný systém STPV dosiahnuť Landsbergov limit a praktické systémy STPV s fotovoltaickými článkami s jedným prechodom môžu tiež zaznamenať výrazné zvýšenie účinnosti."

Okrem zvýšenej účinnosti sľubujú STPV kompaktnosť a dispečing (elektrina, ktorá môže byť naprogramovaná podľa dopytu na základe potrieb trhu).

V jednom dôležitom aplikačnom scenári môžu byť STPV spojené s ekonomickou akumulačnou jednotkou tepelnej energie na výrobu elektriny 24 hodín denne, 7 dní v týždni.

"Naša práca poukazuje na veľký potenciál nerecipročných tepelných fotonických komponentov v energetických aplikáciách. Navrhovaný systém ponúka novú cestu k výraznému zlepšeniu výkonnosti systémov STPV. Môže pripraviť cestu pre nerecipročné systémy, ktoré budú implementované v praktických systémoch STPV, ktoré sa v súčasnosti používajú v elektrárne,“ povedal Zhao.

Zdroj príbehu:

Materiály poskytnuté University of Houston. Originál napísala Laurie Fickman.Poznámka: Štýl a dĺžku obsahu možno upraviť.