Solarni sustav žetve ima potencijal za generiranje solarne energije 24/7

Veliki izumitelj Thomas Edison jednom je rekao: "Sve dok sunce sja, čovjek će moći razviti moć u izobilju." On nije bio prvi veliki um koji se zadivio idejom iskorištavanja snage sunca; stoljećima su izumitelji razmišljali i usavršavali način sakupljanja sunčeve energije.

Napravili su nevjerojatan posao s fotonaponskim ćelijama koje sunčevu svjetlost pretvaraju izravno u energiju. Pa ipak, sa svim istraživanjima, poviješću i znanošću iza toga, postoje ograničenja koliko se solarne energije može prikupiti i koristiti -- jer je njena proizvodnja ograničena samo na dan.

Profesor sa Sveučilišta u Houstonu nastavlja povijesnu potragu, izvješćujući o novom tipu sustava za sakupljanje solarne energije koji ruši rekord učinkovitosti svih postojećih tehnologija. I ne manje važno, otvara put za korištenje solarne energije 24/7.

"S našom arhitekturom, učinkovitost sakupljanja solarne energije može se poboljšati do termodinamičke granice", izvještava Bo Zhao, docent strojarstva Kalsi i njegova doktorandica Sina Jafari Ghalekohneh u časopisuPrimijenjen je fizički pregled. Termodinamička granica je apsolutna najveća teoretski moguća učinkovitost pretvorbe sunčeve svjetlosti u električnu energiju.

Pronalaženje učinkovitijih načina za iskorištavanje solarne energije ključno je za prelazak na električnu mrežu bez ugljika. Prema nedavnoj studiji američkog Ministarstva energetike Ureda za tehnologiju solarne energije i Nacionalnog laboratorija za obnovljivu energiju, solarna bi energija mogla činiti čak 40 posto nacionalne opskrbe električnom energijom do 2035. i 45 posto do 2050., uz agresivno smanjenje troškova, podršku politike i elektrifikaciju velikih razmjera.

Kako radi?

Tradicionalni solarni termofotonaponski (STPV) oslanjaju se na međusloj za prilagođavanje sunčeve svjetlosti za bolju učinkovitost. Prednja strana međusloja (strana okrenuta prema suncu) dizajnirana je da apsorbira sve fotone koji dolaze sa sunca. Na taj se način sunčeva energija pretvara u toplinsku energiju međusloja i podiže temperaturu međusloja.

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

"U ovom radu pokazujemo da je manjak učinkovitosti uzrokovan neizbježnom povratnom emisijom međusloja prema suncu koja proizlazi iz recipročnosti sustava. Predlažemo nerecipročne STPV sustave koji koriste međusloj s nerecipročnim svojstvima zračenja", rekao je Zhao. "Takav nerecipročni međusloj može značajno potisnuti svoju povratnu emisiju prema suncu i usmjeriti više toka fotona prema stanici.

Pokazujemo da, uz takvo poboljšanje, nerecipročni STPV sustav može doseći Landsbergov limit, a praktični STPV sustavi s jednospojnim fotonaponskim ćelijama također mogu doživjeti značajno povećanje učinkovitosti."

Osim poboljšane učinkovitosti, STPV-ovi obećavaju kompaktnost i mogućnost otpreme (električna energija koja se može programirati prema zahtjevu na temelju potreba tržišta).

U jednom važnom scenariju primjene, STPV-ovi se mogu spojiti s ekonomičnom jedinicom za pohranu toplinske energije za proizvodnju električne energije 24/7.

"Naš rad naglašava veliki potencijal nerecipročnih toplinskih fotoničkih komponenti u energetskim primjenama. Predloženi sustav nudi novi put za značajno poboljšanje performansi STPV sustava. Može otvoriti put nerecipročnim sustavima koji će se implementirati u praktične STPV sustave koji se trenutno koriste u elektrane", rekao je Zhao.

Izvor priče:

Materijali osigurani od strane Sveučilišta u Houstonu. Izvornik napisala Laurie Fickman.Napomena: Sadržaj se može uređivati ​​za stil i duljinu.