Sistemul de recoltare solară are potențialul de a genera energie solară 24/7

Marele inventator Thomas Edison a spus odată: „Atâta timp cât soarele strălucește, omul va fi capabil să dezvolte putere din abundență”. A lui nu a fost prima minte mare care s-a mirat de ideea de a valorifica puterea soarelui; de secole, inventatorii s-au gândit și au perfecționat modalitatea de recoltare a energiei solare.

Au făcut o treabă uimitoare cu celulele fotovoltaice care transformă lumina solară direct în energie. Și totuși, cu toate cercetările, istoria și știința din spate, există limite pentru cantitatea de energie solară care poate fi recoltată și utilizată --, deoarece generarea sa este limitată doar în timpul zilei.

Un profesor de la Universitatea din Houston continuă căutarea istorică, raportând despre un nou tip de sistem de colectare a energiei solare care dobândește recordul de eficiență al tuturor tehnologiilor existente. Și nu mai puțin important, eliberează calea de a utiliza energia solară 24/7.

„Cu arhitectura noastră, eficiența de recoltare a energiei solare poate fi îmbunătățită până la limita termodinamică”, raportează Bo Zhao, profesor asistent Kalsi de inginerie mecanică și studenta sa doctorală Sina Jafari Ghalekohneh în jurnal.Revizuirea fizică aplicată. Limita termodinamică este eficiența maximă absolută teoretic posibilă de conversie a luminii solare în energie electrică.

Găsirea unor modalități mai eficiente de valorificare a energiei solare este esențială pentru trecerea la o rețea electrică fără carbon. Potrivit unui studiu recent al Departamentului de Energie al SUA pentru Tehnologii pentru Energie Solară și al Laboratorului Național de Energie Regenerabilă, energia solară ar putea reprezenta până la 40% din furnizarea de energie electrică a națiunii până în 2035 și 45% până în 2050, în așteptarea reducerilor agresive ale costurilor, a sprijinului. politici și electrificare la scară largă.

Cum functioneazã?

Termofotovoltaica solară tradițională (STPV) se bazează pe un strat intermediar pentru a adapta lumina solară pentru o eficiență mai bună. Partea frontală a stratului intermediar (partea îndreptată spre soare) este proiectată pentru a absorbi toți fotonii care vin de la soare. În acest fel, energia solară este convertită în energie termică a stratului intermediar și crește temperatura stratului intermediar.

Dar limita de eficiență termodinamică a STPV, care a fost înțeleasă de mult timp ca fiind limita corpului negru (85,4 la sută), este încă mult mai mică decât limita Landsberg (93,3 la sută), limita finală de eficiență pentru recoltarea energiei solare.

„În această lucrare, arătăm că deficitul de eficiență este cauzat de inevitabilul emisie înapoi a stratului intermediar către soare, rezultată din reciprocitatea sistemului. Propunem sisteme STPV non-reciproce care utilizează un strat intermediar cu proprietăți radiative non-reciproce”, a spus. Zhao. „Un astfel de strat intermediar nereciproc poate suprima substanțial emisia din spate către soare și poate canaliza mai mult flux de fotoni către celulă.

Arătăm că, cu o astfel de îmbunătățire, sistemul STPV non-reciproc poate atinge limita Landsberg, iar sistemele STPV practice cu celule fotovoltaice cu o singură joncțiune pot experimenta, de asemenea, o creștere semnificativă a eficienței.”

Pe lângă o eficiență îmbunătățită, STPV-urile promit compactitate și dispecerabilitate (electricitate care poate fi programată la cerere, în funcție de nevoile pieței).

Într-un scenariu de aplicație important, STPV-urile pot fi cuplate cu o unitate economică de stocare a energiei termice pentru a genera energie electrică 24/7.

„Lucrarea noastră evidențiază potențialul mare al componentelor fotonice termice nereciproce în aplicațiile energetice. Sistemul propus oferă o nouă cale de îmbunătățire semnificativă a performanței sistemelor STPV. Poate deschide calea pentru ca sistemele nereciproce să fie implementate în sistemele practice STPV utilizate în prezent în centrale electrice”, a spus Zhao.

Sursa povestirii:

Materiale furnizate de Universitatea din Houston. Original scris de Laurie Fickman.Notă: conținutul poate fi editat pentru stil și lungime.