Sistem za pridobivanje sončne energije ima potencial za ustvarjanje sončne energije 24/7

Veliki izumitelj Thomas Edison je nekoč rekel: "Dokler sije sonce, bo človek lahko razvijal moč v izobilju." Njegov ni bil prvi veliki um, ki se je čudil zamisli o izkoriščanju moči sonca; stoletja so izumitelji razmišljali in izpopolnjevali način pridobivanja sončne energije.

Opravili so neverjetno delo s fotovoltaičnimi celicami, ki pretvarjajo sončno svetlobo neposredno v energijo. In še vedno, z vsemi raziskavami, zgodovino in znanostjo za tem, obstajajo omejitve glede količine sončne energije, ki jo je mogoče pridobiti in uporabiti --, saj je njena proizvodnja omejena samo podnevi.

Profesor Univerze v Houstonu nadaljuje zgodovinsko iskanje in poroča o novi vrsti sistema za pridobivanje sončne energije, ki podira rekord učinkovitosti vseh obstoječih tehnologij. In nič manj pomembno, omogoča uporabo sončne energije 24/7.

"Z našo arhitekturo je mogoče učinkovitost pridobivanja sončne energije izboljšati do termodinamične meje," poroča Bo Zhao, docent za strojništvo v Kalsiju, in njegova doktorska študentka Sina Jafari Ghalekohneh v revijiUporabljen fizični pregled. Termodinamična meja je absolutna največja teoretično možna učinkovitost pretvorbe sončne svetlobe v električno energijo.

Iskanje učinkovitejših načinov za izkoriščanje sončne energije je ključnega pomena za prehod na brezogljično električno omrežje. Glede na nedavno študijo Urada za tehnologijo sončne energije Ministrstva za energijo ZDA in Nacionalnega laboratorija za obnovljivo energijo bi lahko sončna energija predstavljala kar 40 odstotkov nacionalne oskrbe z električno energijo do leta 2035 in 45 odstotkov do leta 2050, v pričakovanju agresivnega znižanja stroškov, podpore politike in obsežno elektrifikacijo.

Kako deluje?

Tradicionalna sončna termofotovoltaika (STPV) se opira na vmesni sloj za prilagajanje sončne svetlobe za večjo učinkovitost. Sprednja stran vmesne plasti (stran, obrnjena proti soncu) je zasnovana tako, da absorbira vse fotone, ki prihajajo od sonca. Na ta način se sončna energija pretvori v toplotno energijo vmesne plasti in zviša temperaturo vmesne plasti.

Toda meja termodinamične učinkovitosti STPV, ki je že dolgo veljala za mejo črnega telesa (85,4 odstotka), je še vedno veliko nižja od meje Landsberga (93,3 odstotka), končne meje učinkovitosti za pridobivanje sončne energije.

"V tem delu smo pokazali, da primanjkljaj učinkovitosti povzroča neizogibna povratna emisija vmesne plasti proti soncu, ki je posledica vzajemnosti sistema. Predlagamo nevzajemne sisteme STPV, ki uporabljajo vmesno plast z nevzajemnimi lastnostmi sevanja," je dejal. Zhao. "Takšna nerecipročna vmesna plast lahko bistveno zmanjša povratno emisijo na sonce in usmeri več fotonskega toka proti celici.

Pokazali smo, da lahko s tako izboljšavo nerecipročni sistem STPV doseže Landsbergovo mejo, praktični sistemi STPV s fotovoltaičnimi celicami z enim spojem pa lahko doživijo tudi znatno povečanje učinkovitosti."

Poleg izboljšane učinkovitosti STPV-ji obljubljajo kompaktnost in dispečljivost (električno energijo, ki jo je mogoče programirati na zahtevo glede na potrebe trga).

V enem pomembnem scenariju uporabe se lahko STPV povežejo z ekonomično enoto za shranjevanje toplotne energije za proizvodnjo električne energije 24/7.

"Naše delo poudarja velik potencial nevzajemnih toplotnih fotonskih komponent v energetskih aplikacijah. Predlagani sistem ponuja novo pot za znatno izboljšanje delovanja sistemov STPV. Lahko utre pot nevzajemnim sistemom, ki se bodo izvajali v praktičnih sistemih STPV, ki se trenutno uporabljajo v elektrarne," je dejal Zhao.

Vir zgodbe:

Materiali, ki jih zagotavlja Univerza v Houstonu . Original je napisala Laurie Fickman.Opomba: vsebino je mogoče urejati glede na slog in dolžino.