Солнечная система сбора урожая может генерировать солнечную энергию 24/7
Nov 02, 2022
Великий изобретатель Томас Эдисон однажды сказал: «Пока светит солнце, человек сможет в изобилии развивать энергию». Он был не первым великим умом, который восхищался идеей использования силы солнца; на протяжении веков изобретатели обдумывали и совершенствовали способ сбора солнечной энергии.
Они проделали потрясающую работу с фотогальваническими элементами, которые преобразуют солнечный свет непосредственно в энергию. И все же, со всеми исследованиями, историей и наукой, которые стоят за этим, существуют пределы того, сколько солнечной энергии можно собирать и использовать --, поскольку ее выработка ограничена только дневным временем.
Профессор Хьюстонского университета продолжает исторические поиски, сообщая о новом типе системы сбора солнечной энергии, которая бьет рекорды эффективности среди всех существующих технологий. И, что не менее важно, открывает возможность использовать солнечную энергию 24 часа в сутки, 7 дней в неделю.
«С нашей архитектурой эффективность сбора солнечной энергии может быть улучшена до термодинамического предела», — сообщает Бо Чжао, доцент кафедры машиностроения Калси, и его докторант Сина Джафари Галеконе в журнале.Применен физический обзор. Термодинамический предел — это абсолютный максимум теоретически возможной эффективности преобразования солнечного света в электричество.
Поиск более эффективных способов использования солнечной энергии имеет решающее значение для перехода к безуглеродной электрической сети. Согласно недавнему исследованию, проведенному Управлением технологий солнечной энергетики Министерства энергетики США и Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии, к 2035 году на солнечную энергию может приходиться до 40 процентов электроснабжения страны, а к 2050 году — 45 процентов, в ожидании агрессивного сокращения затрат и поддержки. политику и масштабную электрификацию.
Как это работает?
Традиционные солнечные термофотоэлектрические элементы (STPV) полагаются на промежуточный слой, чтобы адаптировать солнечный свет для повышения эффективности. Лицевая сторона промежуточного слоя (сторона, обращенная к солнцу) предназначена для поглощения всех фотонов, исходящих от солнца. Таким образом, солнечная энергия преобразуется в тепловую энергию промежуточного слоя и повышает температуру промежуточного слоя.
Но предел термодинамической эффективности STPV, который долгое время считался пределом черного тела (85,4 процента), все еще намного ниже предела Ландсберга (93,3 процента), предельного предела эффективности для сбора солнечной энергии.
«В этой работе мы показываем, что дефицит эффективности вызван неизбежным обратным излучением промежуточного слоя к солнцу в результате взаимности системы. Мы предлагаем невзаимные системы STPV, в которых используется промежуточный слой с невзаимными излучательными свойствами», — сказал он. Чжао. «Такой невзаимный промежуточный слой может существенно подавить его обратное излучение к солнцу и направить больший поток фотонов к клетке.
Мы показываем, что при таком улучшении невзаимная система STPV может достичь предела Ландсберга, а практические системы STPV с однопереходными фотогальваническими элементами также могут значительно повысить эффективность».
Помимо повышения эффективности, STPV обещают компактность и возможность диспетчеризации (электроэнергия, которую можно запрограммировать по запросу на основе потребностей рынка).
В одном важном сценарии применения STPV могут быть объединены с экономичным накопителем тепловой энергии для выработки электроэнергии 24 часа в сутки, 7 дней в неделю.
«Наша работа подчеркивает большой потенциал невзаимных тепловых фотонных компонентов в энергетических приложениях. Предлагаемая система предлагает новый путь для значительного улучшения характеристик систем STPV. Она может проложить путь для реализации невзаимных систем в практических системах STPV, используемых в настоящее время в электростанции», — сказал Чжао.
Источник истории:
Материалы предоставлены Университетом Хьюстона. Оригинал написан Лори Фикман.Примечание. Содержимое может быть изменено по стилю и длине.
