למערכת קציר סולארית יש פוטנציאל לייצר אנרגיה סולארית 24/7
Nov 02, 2022
הממציא הגדול תומס אדיסון אמר פעם: "כל עוד השמש זורחת, האדם יוכל לפתח כוח בשפע". שלו לא היה המוח הגדול הראשון שהתפעל מהרעיון של רתימת כוחה של השמש; במשך מאות שנים ממציאים חושבים ומשכללים את הדרך לקציר אנרגיה סולארית.
הם עשו עבודה מדהימה עם תאים פוטו-וולטאיים שממירים את אור השמש ישירות לאנרגיה. ועדיין, עם כל המחקר, ההיסטוריה והמדע שמאחוריו, יש גבולות לכמה כוח סולארי ניתן לקצור ולהשתמש -- מכיוון שהדור שלו מוגבל רק לשעות היום.
פרופסור מאוניברסיטת יוסטון ממשיך במסע החיפוש ההיסטורי, ומדווח על סוג חדש של מערכת קצירת אנרגיה סולארית השוברת את שיא היעילות של כל הטכנולוגיות הקיימות. ולא פחות חשוב, זה מפנה את הדרך לשימוש באנרגיה סולארית 24/7.
"עם הארכיטקטורה שלנו, ניתן לשפר את יעילות קצירת האנרגיה הסולארית עד לגבול התרמודינמי", מדווח בו ז'או, עוזר פרופסור להנדסת מכונות של קלסי והדוקטורנט שלו סינא ג'עפרי גלקוהנה בכתב העתבוצעה ביקורת פיזית. הגבול התרמודינמי הוא יעילות ההמרה המרבית האפשרית תיאורטית של אור השמש לחשמל.
מציאת דרכים יעילות יותר לרתום אנרגיה סולארית היא קריטית למעבר לרשת חשמלית נטולת פחמן. על פי מחקר שנערך לאחרונה על ידי משרד טכנולוגיות אנרגיה סולארית של ארה"ב והמעבדה הלאומית לאנרגיה מתחדשת, השמש עשויה להוות עד 40% מאספקת החשמל של המדינה עד 2035 ו-45% עד 2050, עד להפחתת עלויות אגרסיבית, תמיכה מדיניות וחשמול בקנה מידה גדול.
איך זה עובד?
טרמופוטו-וולטאים סולארים מסורתיים (STPV) מסתמכים על שכבת ביניים כדי להתאים את אור השמש ליעילות טובה יותר. הצד הקדמי של שכבת הביניים (הצד הפונה לשמש) מיועד לקלוט את כל הפוטונים המגיעים מהשמש. בדרך זו, אנרגיית השמש מומרת לאנרגיה תרמית של שכבת הביניים ומעלה את הטמפרטורה של שכבת הביניים.
אבל מגבלת היעילות התרמודינמית של STPVs, שכבר מזמן הובנה כגבול הגוף השחור (85.4 אחוזים), עדיין נמוכה בהרבה מגבול לנדסברג (93.3 אחוזים), מגבלת היעילות האולטימטיבית לקצירת אנרגיה סולארית.
"בעבודה זו, אנו מראים כי חוסר היעילות נגרם מהפליטה האחורית הבלתי נמנעת של שכבת הביניים לכיוון השמש הנובעת מההדדיות של המערכת. אנו מציעים מערכות STPV לא הדדיות המנצלות שכבת ביניים בעלת תכונות קרינה לא הדדיות", אמר. זאו. "שכבת ביניים לא הדדית כזו יכולה לדכא באופן מהותי את הפליטה האחורית שלה לשמש ולהעביר יותר שטף פוטון לעבר התא.
אנו מראים שעם שיפור כזה, מערכת ה-STPV הבלתי-הדדית יכולה להגיע לגבול לנדסברג, ומערכות STPV מעשיות עם תאים פוטו-וולטאיים חד-צומתים יכולות גם לחוות שיפור משמעותי ביעילות."
מלבד יעילות משופרת, STPVs מבטיחים קומפקטיות ויכולת שיגור (חשמל שניתן לתכנת לפי דרישה בהתאם לצרכי השוק).
בתרחיש יישום חשוב אחד, ניתן לחבר STPVs עם יחידת אחסון אנרגיה תרמית חסכונית לייצור חשמל 24/7.
"העבודה שלנו מדגישה את הפוטנציאל הגדול של רכיבים פוטוניים תרמיים לא הדדיים ביישומי אנרגיה. המערכת המוצעת מציעה מסלול חדש לשיפור הביצועים של מערכות STPV באופן משמעותי. היא עשויה לסלול את הדרך למערכות לא הדדיות שייושמו במערכות STPV מעשיות המשמשות כיום ב- תחנות כוח", אמר ג'או.
מקור הסיפור:
חומרים מסופקים על ידי אוניברסיטת יוסטון. מקור נכתב על ידי לורי פיקמן.הערה: ניתן לערוך את התוכן לפי הסגנון והאורך.
