Solarni sistem sakupljanja ima potencijal za proizvodnju solarne energije 24/7

Veliki pronalazač Thomas Edison je jednom rekao: "Sve dok sunce sija, čovjek će moći razviti moć u izobilju." Njegov nije bio prvi veliki um koji se čudio ideji da se iskoristi moć sunca; vekovima su pronalazači razmišljali i usavršavali način prikupljanja sunčeve energije.

Uradili su neverovatan posao sa fotonaponskim ćelijama koje pretvaraju sunčevu svetlost direktno u energiju. I dalje, sa svim istraživanjima, historijom i naukom iza toga, postoje ograničenja u pogledu količine solarne energije koja se može prikupiti i iskoristiti -- jer je njena proizvodnja ograničena samo na dan.

Profesor Univerziteta u Hjustonu nastavlja istorijsku potragu, izvještavajući o novom tipu sistema za prikupljanje solarne energije koji obara rekord efikasnosti svih postojećih tehnologija. I ne manje važno, otvara put za korištenje solarne energije 24/7.

"Sa našom arhitekturom, efikasnost prikupljanja solarne energije može se poboljšati do termodinamičke granice," izvještava Bo Zhao, Kalsi docent mašinstva i njegova doktorantica Sina Jafari Ghalekohneh u časopisuPrimijenjen fizički pregled. Termodinamička granica je apsolutna maksimalna teoretski moguća efikasnost konverzije sunčeve svjetlosti u električnu energiju.

Pronalaženje efikasnijih načina za iskorištavanje solarne energije ključno je za prelazak na električnu mrežu bez ugljenika. Prema nedavnoj studiji američkog Ministarstva energetike, Ureda za tehnologije solarne energije i Nacionalne laboratorije za obnovljivu energiju, solarna energija bi mogla činiti čak 40 posto opskrbe električnom energijom u zemlji do 2035. godine i 45 posto do 2050. godine, u očekivanju agresivnog smanjenja troškova, podržavajući politike i elektrifikacije velikih razmjera.

Kako to radi?

Tradicionalni solarni termofotovoltaici (STPV) oslanjaju se na međusloj za prilagođavanje sunčeve svjetlosti za bolju efikasnost. Prednja strana međusloja (strana okrenuta prema suncu) je dizajnirana da apsorbuje sve fotone koji dolaze od sunca. Na ovaj način sunčeva energija se pretvara u toplotnu energiju međusloja i podiže temperaturu međusloja.

Ali granica termodinamičke efikasnosti STPV-a, za koju se dugo smatralo da je granica crnog tijela (85,4 posto), još uvijek je daleko niža od Landsbergove granice (93,3 posto), krajnje granice efikasnosti za prikupljanje solarne energije.

"U ovom radu pokazujemo da je deficit efikasnosti uzrokovan neizbježnom povratnom emisijom međusloja prema suncu koja je rezultat reciprociteta sistema. Predlažemo nerecipročne STPV sisteme koji koriste međusloj sa nerecipročnim radiacijskim svojstvima", rekao je Zhao. „Takav nerecipročni međusloj može značajno potisnuti svoju povratnu emisiju prema suncu i usmjeriti više fotona prema ćeliji.

Pokazujemo da, sa takvim poboljšanjem, nerecipročni STPV sistem može dostići Landsbergovu granicu, a praktični STPV sistemi sa jednospojnim fotonaponskim ćelijama takođe mogu da dožive značajno povećanje efikasnosti."

Osim poboljšane efikasnosti, STPV obećavaju kompaktnost i dispečernost (električna energija koja se može programirati na zahtjev na osnovu potreba tržišta).

U jednom važnom scenariju primjene, STPV se mogu spojiti s ekonomičnom jedinicom za skladištenje toplinske energije za proizvodnju električne energije 24 sata dnevno.

"Naš rad naglašava veliki potencijal nerecipročnih termalnih fotonskih komponenti u energetskim aplikacijama. Predloženi sistem nudi novi put za značajno poboljšanje performansi STPV sistema. On može utrti put nerecipročnim sistemima za implementaciju u praktične STPV sisteme koji se trenutno koriste u elektrane", rekao je Zhao.

Izvor priče:

Materijale obezbedio Univerzitet u Hjustonu. Original napisao Laurie Fickman.Napomena: Sadržaj se može uređivati ​​za stil i dužinu.