Слънчевата събирателна система има потенциал да генерира слънчева енергия 24/7

Великият изобретател Томас Едисон веднъж каза: „Докато слънцето грее, човекът ще може да развива сила в изобилие.“ Неговият не беше първият велик ум, който се възхищаваше на идеята за овладяване на силата на слънцето; от векове изобретателите са обмисляли и усъвършенствали начина за събиране на слънчева енергия.

Те са свършили невероятна работа с фотоволтаични клетки, които преобразуват слънчевата светлина директно в енергия. И все пак, с всички изследвания, история и наука зад това, има ограничения за това колко слънчева енергия може да бъде събрана и използвана --, тъй като нейното генериране е ограничено само през деня.

Професор от университета в Хюстън продължава историческото търсене, докладвайки за нов тип система за събиране на слънчева енергия, която чупи рекорда за ефективност на всички съществуващи технологии. И не по-малко важно, разчиства пътя за използване на слънчева енергия 24/7.

„С нашата архитектура ефективността на събиране на слънчева енергия може да бъде подобрена до термодинамичната граница“, съобщава Бо Джао, асистент професор по машинно инженерство в Калси и неговият докторант Сина Джафари Галеконех в списаниетоПриложен е физически преглед. Термодинамичната граница е абсолютната максимална теоретично възможна ефективност на преобразуване на слънчевата светлина в електричество.

Намирането на по-ефективни начини за овладяване на слънчевата енергия е от решаващо значение за прехода към електрическа мрежа без въглерод. Според скорошно проучване на Министерството на енергетиката на САЩ за технологии за слънчева енергия и Националната лаборатория за възобновяема енергия, слънчевата енергия може да представлява до 40 процента от доставките на електроенергия в нацията до 2035 г. и 45 процента до 2050 г., в очакване на агресивни намаления на разходите, поддържащи политики и широкомащабна електрификация.

Как работи?

Традиционните слънчеви термофотоволтаици (STPV) разчитат на междинен слой за адаптиране на слънчевата светлина за по-добра ефективност. Предната страна на междинния слой (страната, обърната към слънцето) е предназначена да абсорбира всички фотони, идващи от слънцето. По този начин слънчевата енергия се преобразува в топлинна енергия на междинния слой и повишава температурата на междинния слой.

Но границата на термодинамичната ефективност на STPV, която отдавна се смяташе за граница на черното тяло (85,4 процента), все още е далеч по-ниска от границата на Ландсберг (93,3 процента), крайната граница на ефективност за събиране на слънчева енергия.

"В тази работа ние показваме, че дефицитът на ефективност е причинен от неизбежното обратно излъчване на междинния слой към слънцето в резултат на реципрочността на системата. Ние предлагаме нереципрочни STPV системи, които използват междинен слой с нереципрочни радиационни свойства", каза Джао. „Такъв нереципрочен междинен слой може значително да потисне обратното си излъчване към слънцето и да насочи повече фотонен поток към клетката.

Ние показваме, че с такова подобрение нереципрочната STPV система може да достигне границата на Ландсберг, а практичните STPV системи с еднопреходни фотоволтаични клетки също могат да изпитат значително повишаване на ефективността."

Освен подобрена ефективност, STPV обещават компактност и възможност за изпращане (електричество, което може да се програмира при поискване въз основа на нуждите на пазара).

В един важен сценарий на приложение STPVs могат да бъдат съчетани с икономично устройство за съхранение на топлинна енергия за генериране на електричество 24/7.

„Нашата работа подчертава големия потенциал на нереципрочните топлинни фотонни компоненти в енергийните приложения. Предложената система предлага нов път за значително подобряване на производителността на STPV системите. Може да проправи пътя за нереципрочни системи, които да бъдат внедрени в практически STPV системи, използвани в момента в електроцентрали", каза Джао.

Източник на историята:

Материали, предоставени от Университета на Хюстън. Оригинал, написан от Лори Фикман.Забележка: Съдържанието може да бъде редактирано за стил и дължина.