Соларни систем сакупљања има потенцијал да генерише соларну енергију 24/7

Велики проналазач Томас Едисон је једном рекао: „Све док сунце сија, човек ће моћи да развије моћ у изобиљу“. Његов није био први велики ум који се чудио идеји да искористи моћ сунца; вековима проналазачи размишљају и усавршавају начин прикупљања сунчеве енергије.

Урадили су невероватан посао са фотонапонским ћелијама које претварају сунчеву светлост директно у енергију. И даље, са свим истраживањима, историјом и науком иза тога, постоје ограничења у томе колико соларне енергије може да се сакупи и искористи -- јер је њена производња ограничена само на дан.

Професор Универзитета у Хјустону наставља историјску потрагу, извештавајући о новом типу система за прикупљање соларне енергије који обара рекорд ефикасности свих постојећих технологија. И не мање важно, отвара пут за коришћење соларне енергије 24/7.

"Са нашом архитектуром, ефикасност сакупљања соларне енергије може се побољшати до термодинамичке границе", извјештава Бо Зхао, Калси доцент машинства и његова докторантица Сина Јафари Гхалекохнех у часописуФизички преглед је примењен. Термодинамичка граница је апсолутна максимална теоретски могућа ефикасност конверзије сунчеве светлости у електричну енергију.

Проналажење ефикаснијих начина за искориштавање соларне енергије је кључно за прелазак на електричну мрежу без угљеника. Према недавној студији америчког Министарства енергетике, Канцеларије за технологије соларне енергије и Националне лабораторије за обновљиву енергију, соларна енергија би могла да чини чак 40 процената националног снабдевања електричном енергијом до 2035. и 45 процената до 2050. године, у очекивању агресивног смањења трошкова, подржавајући политике и електрификације великих размера.

Како то функционише?

Традиционални соларни термофотоволтаици (СТПВ) се ослањају на средњи слој за прилагођавање сунчеве светлости за бољу ефикасност. Предња страна средњег слоја (страна окренута према сунцу) је дизајнирана да апсорбује све фотоне који долазе од сунца. На овај начин соларна енергија се претвара у топлотну енергију међуслоја и подиже температуру међуслоја.

Али граница термодинамичке ефикасности СТПВ-а, за коју се дуго сматрало да је граница црног тела (85,4 одсто), и даље је далеко нижа од Ландсбергове границе (93,3 одсто), крајње границе ефикасности за прикупљање соларне енергије.

"У овом раду показујемо да је дефицит ефикасности узрокован неизбежном повратном емисијом средњег слоја према сунцу која је резултат реципроцитета система. Предлажемо нереципрочне СТПВ системе који користе међуслој са нереципрочним радиативним својствима", рекао је Зхао. "Такав нереципрочни међуслој може значајно потиснути своју повратну емисију према сунцу и усмерити више фотона према ћелији.

Показујемо да, са таквим побољшањем, нереципрочни СТПВ систем може достићи Ландсбергову границу, а практични СТПВ системи са фотонапонским ћелијама са једним спојем такође могу доживети значајно повећање ефикасности."

Поред побољшане ефикасности, СТПВ обећавају компактност и диспечерност (електрична енергија која се може програмирати на захтев на основу потреба тржишта).

У једном важном сценарију примене, СТПВ се могу упарити са економичном јединицом за складиштење топлотне енергије за производњу електричне енергије 24/7.

"Наш рад наглашава велики потенцијал нереципрочних топлотних фотонских компоненти у енергетским апликацијама. Предложени систем нуди нови пут за значајно побољшање перформанси СТПВ система. Он може отворити пут да се нереципрочни системи имплементирају у практичне СТПВ системе који се тренутно користе у електране“, рекао је Џао.

Извор приче:

Материјале обезбедио Универзитет у Хјустону. Оригинал написао Лаурие Фицкман.Напомена: Садржај се може уређивати за стил и дужину.