سیستم برداشت خورشیدی پتانسیل تولید برق خورشیدی 24/7 را دارد

مخترع بزرگ توماس ادیسون زمانی گفت: "تا زمانی که خورشید می تابد، انسان قادر خواهد بود قدرت را به وفور توسعه دهد." او اولین ذهن بزرگی نبود که از تصور استفاده از نیروی خورشید شگفت زده شد. قرن‌هاست که مخترعان در حال تعمق و تکمیل راه برای برداشت انرژی خورشیدی بوده‌اند.

آنها کار شگفت انگیزی با سلول های فتوولتائیک انجام داده اند که نور خورشید را مستقیماً به انرژی تبدیل می کند. و هنوز، با وجود تمام تحقیقات، تاریخ و علم پشت سر آن، محدودیت‌هایی برای میزان برداشت و استفاده از انرژی خورشیدی وجود دارد -- زیرا تولید آن فقط به روز محدود می‌شود.

یکی از استادان دانشگاه هیوستون به جستجوی تاریخی خود ادامه می دهد و در مورد نوع جدیدی از سیستم برداشت انرژی خورشیدی گزارش می دهد که رکورد کارایی تمام فناوری های موجود را می شکند. و کم اهمیت نیست، راه استفاده از انرژی خورشیدی 24/7 را باز می کند.

بو ژائو، استادیار مهندسی مکانیک کالسی و دانشجوی دکترای خود سینا جعفری قلعه‌کونه در این مجله گزارش می‌دهند: «با معماری ما، راندمان برداشت انرژی خورشیدی را می‌توان تا حد ترمودینامیکی بهبود بخشید.بررسی فیزیکی اعمال شد. حد ترمودینامیکی حداکثر مطلق بازدهی تبدیل نور خورشید به الکتریسیته است.

یافتن راه‌های کارآمدتر برای استفاده از انرژی خورشیدی برای انتقال به یک شبکه الکتریکی بدون کربن بسیار مهم است. طبق مطالعه اخیر دفتر فناوری های انرژی خورشیدی وزارت انرژی ایالات متحده و آزمایشگاه ملی انرژی های تجدیدپذیر، انرژی خورشیدی می تواند تا سال 2035 40 درصد و تا سال 2050 45 درصد از برق کشور را به خود اختصاص دهد، در انتظار کاهش شدید هزینه ها. سیاست ها و برق رسانی در مقیاس بزرگ.

چگونه کار می کند؟

ترموفوتوولتائیک های خورشیدی سنتی (STPV) برای بهره وری بهتر بر یک لایه میانی تکیه می کنند تا نور خورشید را متناسب کنند. قسمت جلوی لایه میانی (سمت رو به خورشید) طوری طراحی شده است که تمام فوتون های وارد شده از خورشید را جذب کند. به این ترتیب انرژی خورشیدی به انرژی حرارتی لایه میانی تبدیل شده و دمای لایه میانی را افزایش می دهد.

اما حد بازده ترمودینامیکی STPV ها، که مدت هاست حد جسم سیاه (85.4 درصد) شناخته شده است، هنوز به مراتب کمتر از حد لندسبرگ (93.3 درصد) است، که حد بازده نهایی برای برداشت انرژی خورشیدی است.

گفت: "در این کار، ما نشان می‌دهیم که کسری راندمان ناشی از انتشار غیرقابل اجتناب لایه‌ی میانی به سمت خورشید است که در نتیجه‌ی متقابل بودن سیستم ایجاد می‌شود. ما سیستم‌های STPV غیر متقابل را پیشنهاد می‌کنیم که از یک لایه میانی با خواص تابشی غیر متقابل استفاده می‌کنند." ژائو چنین لایه میانی غیر متقابلی می تواند به طور قابل ملاحظه ای تابش خود را به خورشید سرکوب کند و شار فوتون بیشتری را به سمت سلول هدایت کند.

ما نشان می‌دهیم که با چنین بهبودی، سیستم STPV غیر متقابل می‌تواند به حد لندسبرگ برسد و سیستم‌های STPV عملی با سلول‌های فتوولتائیک تک پیوندی نیز می‌توانند افزایش کارایی قابل‌توجهی را تجربه کنند.

علاوه بر بهره وری بهبود یافته، STPV ها فشردگی و قابلیت توزیع (برق که می تواند بر اساس تقاضا بر اساس نیازهای بازار برنامه ریزی شود) را نوید می دهد.

در یک سناریوی کاربردی مهم، STPV ها را می توان با یک واحد ذخیره سازی انرژی حرارتی اقتصادی برای تولید برق 24/7 همراه کرد.

"کار ما پتانسیل بزرگ اجزای فوتونیک حرارتی غیرمتقابل را در کاربردهای انرژی برجسته می کند. سیستم پیشنهادی مسیر جدیدی را برای بهبود عملکرد سیستم های STPV به طور قابل توجهی ارائه می دهد. ممکن است راه را برای سیستم های غیر متقابل برای پیاده سازی در سیستم های STPV عملی هموار کند که در حال حاضر در ژائو گفت: نیروگاه ها.

منبع داستان:

مواد ارائه شده توسط دانشگاه هیوستون. نوشته اصلی توسط Laurie Fickman.توجه: محتوا ممکن است برای سبک و طول ویرایش شود.