Solární sklizňový systém má potenciál generovat solární energii 24/7

Velký vynálezce Thomas Edison jednou řekl: "Dokud bude svítit slunce, člověk bude moci rozvinout sílu v hojnosti." Nebyl první velkou myslí, která žasla nad myšlenkou využít sílu slunce; po staletí vynálezci přemýšleli a zdokonalovali způsob získávání sluneční energie.

Udělali úžasnou práci s fotovoltaickými články, které přeměňují sluneční světlo přímo na energii. A přesto, s veškerým výzkumem, historií a vědou za tím, existují limity, kolik solární energie lze sklízet a využívat --, protože její výroba je omezena pouze na denní dobu.

Profesor University of Houston pokračuje v historickém hledání a podává zprávu o novém typu systému sklizně solární energie, který překonává rekord účinnosti všech existujících technologií. A neméně důležité je, že otevírá cestu k využívání solární energie 24/7.

"S naší architekturou lze účinnost získávání solární energie zlepšit na termodynamický limit," uvádí Bo Zhao, Kalsi odborný asistent strojního inženýrství a jeho doktorand Sina Jafari Ghalekohneh v časopise.Fyzická kontrola použita. Termodynamický limit je absolutní maximální teoreticky možná účinnost přeměny slunečního záření na elektřinu.

Nalezení efektivnějších způsobů, jak využít solární energii, je zásadní pro přechod na bezuhlíkovou elektrickou síť. Podle nedávné studie amerického ministerstva energetiky Úřadu pro technologie solární energie a Národní laboratoře pro obnovitelné zdroje energie by solární energie mohla do roku 2035 představovat až 40 procent národních dodávek elektřiny a 45 procent do roku 2050, dokud se nedočkáme agresivního snížení nákladů. politiky a rozsáhlé elektrifikace.

Jak to funguje?

Tradiční solární termofotovoltaika (STPV) spoléhá na mezivrstvu, která přizpůsobuje sluneční světlo pro lepší účinnost. Přední strana mezivrstvy (strana obrácená ke slunci) je navržena tak, aby absorbovala všechny fotony přicházející ze slunce. Tímto způsobem se sluneční energie přeměňuje na tepelnou energii mezivrstvy a zvyšuje teplotu mezivrstvy.

Ale limit termodynamické účinnosti STPV, který byl dlouho chápán jako limit černého tělesa (85,4 procenta), je stále mnohem nižší než limit Landsberg (93,3 procenta), konečný limit účinnosti pro získávání solární energie.

"V této práci ukazujeme, že deficit účinnosti je způsoben nevyhnutelnou zpětnou emisí mezivrstvy směrem ke Slunci, která je výsledkem reciprocity systému. Navrhujeme nereciproční systémy STPV, které využívají mezivrstvu s nerecipročními vyzařovacími vlastnostmi," řekl Zhao. "Takováto nereciproká mezivrstva může podstatně potlačit svou zpětnou emisi do slunce a přivést více fotonového toku směrem k buňce.

Ukazujeme, že s takovým zlepšením může nereciproční systém STPV dosáhnout Landsbergova limitu a praktické systémy STPV s fotovoltaickými články s jedním přechodem mohou také zaznamenat významné zvýšení účinnosti."

Kromě zlepšené účinnosti slibují STPV kompaktnost a dispečerství (elektřina, kterou lze naprogramovat podle poptávky na základě potřeb trhu).

V jednom důležitém aplikačním scénáři mohou být STPV spojeny s ekonomickou akumulační jednotkou tepelné energie pro výrobu elektřiny 24/7.

"Naše práce zdůrazňuje velký potenciál nerecipročních tepelně fotonických komponent v energetických aplikacích. Navrhovaný systém nabízí novou cestu k výraznému zlepšení výkonu systémů STPV. Může připravit cestu pro nereciproční systémy, které budou implementovány v praktických systémech STPV, které se v současnosti používají v elektrárny,“ řekl Zhao.

Zdroj příběhu:

Materiály poskytované University of Houston. Originál napsal Laurie Fickman.Poznámka: Obsah lze upravit z hlediska stylu a délky.