A napelemes begyűjtő rendszerben a hét minden napján, 24 órában napenergiát termelhetnek

A nagy feltaláló, Thomas Edison egyszer azt mondta: "Amíg süt a nap, az ember bőségesen képes hatalmat fejleszteni." Nem az övé volt az első nagy elme, aki elcsodálkozott a nap erejének hasznosításának gondolatán; a feltalálók évszázadok óta töprengenek és tökéletesítik a napenergia betakarításának módját.

Csodálatos munkát végeztek a napfényt közvetlenül energiává alakító fotovoltaikus cellákkal. És ennek ellenére, a mögötte lévő kutatások, történelem és tudományok mellett, megvannak a határai annak, hogy mennyi napenergiát lehet betakarítani és felhasználni --, mivel annak előállítása csak nappalra korlátozódik.

A Houstoni Egyetem professzora folytatja a történelmi kutatást, és egy új típusú napenergia-begyűjtő rendszerről számol be, amely megdönti az összes létező technológia hatékonysági rekordját. És nem kevésbé fontos, hogy megtisztítja az utat a napenergia 24 órás használatához.

"A mi építészetünkkel a napenergia begyűjtési hatékonysága a termodinamikai határig javítható" - számol be Bo Zhao, Kalsi gépészmérnök-asszisztens és doktorandusza, Sina Jafari Ghalekohneh a folyóiratban.Fizikai felülvizsgálat alkalmazva. A termodinamikai határ a napfény elektromos árammá történő átalakításának abszolút maximális elméletileg lehetséges hatékonysága.

A napenergia hasznosításának hatékonyabb módjainak megtalálása elengedhetetlen a szén-dioxid-mentes elektromos hálózatra való átálláshoz. Az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának Napenergia Technológiai Hivatala és a Nemzeti Megújuló Energia Laboratórium nemrégiben készült tanulmánya szerint 2035-re a napenergia az ország villamosenergia-ellátásának akár 40 százalékát, 2050-re pedig 45 százalékát teheti ki, az agresszív költségcsökkentésig. politikák és a nagy léptékű villamosítás.

Hogyan működik?

A hagyományos szoláris termofotovoltaik (STPV) egy közbenső rétegre támaszkodnak a napfény testreszabásához a jobb hatékonyság érdekében. A közbenső réteg elülső oldala (a nap felé néző oldal) úgy van kialakítva, hogy elnyelje a napból érkező összes fotont. Ily módon a napenergia a közbülső réteg hőenergiájává alakul, és megemeli a közbenső réteg hőmérsékletét.

De az STPV-k termodinamikai hatékonysági határa, amelyet régóta a feketetest határértékeként értelmeztek (85,4 százalék), még mindig jóval alacsonyabb, mint a Landsberg-határ (93,3 százalék), a napenergia-gyűjtés végső hatékonysági határa.

"Ebben a munkában megmutatjuk, hogy a hatékonysági hiányt a közbülső réteg elkerülhetetlen visszasugárzása okozza a nap felé, ami a rendszer reciprocitása miatt következik be. Nem kölcsönös STPV rendszereket javasolunk, amelyek nem kölcsönös sugárzási tulajdonságokkal rendelkező köztes réteget használnak" - mondta. Zhao. "Egy ilyen nem kölcsönös közbülső réteg lényegesen elnyomja a visszasugárzást a nap felé, és több fotonáramot juttathat a sejt felé.

Megmutatjuk, hogy egy ilyen fejlesztéssel a nem kölcsönös STPV-rendszer elérheti a Landsberg-határt, és a gyakorlati STPV-rendszerek egycsatlakozású fotovoltaikus cellákkal is jelentős hatékonyságnövekedést tapasztalhatnak.

A jobb hatékonyság mellett az STPV-k kompaktságot és eloszthatóságot ígérnek (a piaci igények alapján igény szerint programozható áram).

Az egyik fontos alkalmazási forgatókönyv szerint az STPV-ket gazdaságos hőenergia-tárolóval lehet összekapcsolni, hogy a hét minden napján, 24 órában villamos energiát termeljenek.

"Munkánk rávilágít a nem kölcsönös hőfotonikus komponensekben rejlő nagy lehetőségekre az energetikai alkalmazásokban. A javasolt rendszer új utat kínál az STPV-rendszerek teljesítményének jelentős javításához. Ez egyengetheti az utat a nem kölcsönös rendszereknek a gyakorlati STPV rendszerekben való megvalósítása előtt, amelyeket jelenleg is használnak erőművek” – mondta Zhao.

A történet forrása:

A Houstoni Egyetem által biztosított anyagok. Az eredetit Laurie Fickman írta.Megjegyzés: A tartalom stílusa és hossza miatt szerkeszthető.