Sistem Penuaian Suria Berpotensi Menjana Tenaga Suria 24/7

Pencipta hebat Thomas Edison pernah berkata, "Selagi matahari bersinar, manusia akan dapat mengembangkan kuasa dengan banyaknya." Beliau bukanlah orang pertama yang mempunyai fikiran hebat yang mengagumi tanggapan memanfaatkan kuasa matahari; selama berabad-abad pencipta telah merenung dan menyempurnakan cara untuk menuai tenaga suria.

Mereka telah melakukan kerja yang menakjubkan dengan sel fotovoltaik yang menukar cahaya matahari terus kepada tenaga. Namun begitu, dengan semua penyelidikan, sejarah dan sains di belakangnya, terdapat had untuk jumlah tenaga suria yang boleh dituai dan digunakan -- kerana penjanaannya dihadkan hanya pada waktu siang.

Seorang profesor Universiti Houston meneruskan pencarian bersejarah, melaporkan jenis sistem penuaian tenaga solar baharu yang memecahkan rekod kecekapan semua teknologi sedia ada. Dan tidak kurang pentingnya, ia membersihkan cara untuk menggunakan tenaga solar 24/7.

"Dengan seni bina kami, kecekapan penuaian tenaga suria boleh dipertingkatkan kepada had termodinamik," lapor Bo Zhao, Penolong Profesor kejuruteraan mekanikal Kalsi dan pelajar kedoktorannya Sina Jafari Ghalekohneh dalam jurnalKajian Fizikal Digunakan. Had termodinamik ialah kecekapan penukaran maksimum secara teori yang mungkin bagi cahaya matahari kepada elektrik.

Mencari cara yang lebih cekap untuk memanfaatkan tenaga suria adalah penting untuk beralih kepada grid elektrik bebas karbon. Menurut kajian baru-baru ini oleh Pejabat Teknologi Tenaga Suria Jabatan Tenaga AS dan Makmal Tenaga Boleh Diperbaharui Kebangsaan, solar boleh menyumbang sebanyak 40 peratus daripada bekalan elektrik negara menjelang 2035 dan 45 peratus menjelang 2050, sementara menunggu pengurangan kos yang agresif, menyokong. dasar dan elektrifikasi berskala besar.

Bagaimanakah ia berfungsi?

Termofotovoltaik suria tradisional (STPV) bergantung pada lapisan perantaraan untuk menyesuaikan cahaya matahari untuk kecekapan yang lebih baik. Bahagian hadapan lapisan perantaraan (sebelah menghadap matahari) direka untuk menyerap semua foton yang datang dari matahari. Dengan cara ini, tenaga suria ditukar kepada tenaga haba lapisan perantaraan dan meningkatkan suhu lapisan perantaraan.

Tetapi had kecekapan termodinamik STPV, yang telah lama difahami sebagai had badan hitam (85.4 peratus ), masih jauh lebih rendah daripada had Landsberg (93.3 peratus ), had kecekapan muktamad untuk penuaian tenaga suria.

"Dalam kerja ini, kami menunjukkan bahawa defisit kecekapan disebabkan oleh pelepasan belakang yang tidak dapat dielakkan dari lapisan perantaraan ke arah matahari yang terhasil daripada timbal balik sistem. Kami mencadangkan sistem STPV bukan timbal balik yang menggunakan lapisan perantaraan dengan sifat sinaran bukan timbal balik," kata Zhao. "Lapisan perantaraan bukan timbal balik sebegini boleh menekan pelepasan belakangnya dengan ketara ke matahari dan menyalurkan lebih banyak fluks foton ke arah sel.

Kami menunjukkan bahawa, dengan peningkatan sedemikian, sistem STPV bukan timbal balik boleh mencapai had Landsberg, dan sistem STPV praktikal dengan sel fotovoltaik simpang tunggal juga boleh mengalami peningkatan kecekapan yang ketara."

Selain kecekapan yang lebih baik, STPV menjanjikan kekompakan dan kebolehhantaran (elektrik yang boleh diprogramkan atas permintaan berdasarkan keperluan pasaran).

Dalam satu senario aplikasi penting, STPV boleh digabungkan dengan unit simpanan tenaga haba yang menjimatkan untuk menjana elektrik 24/7.

"Kerja kami menyerlahkan potensi besar komponen fotonik terma bukan timbal balik dalam aplikasi tenaga. Sistem yang dicadangkan menawarkan laluan baharu untuk meningkatkan prestasi sistem STPV dengan ketara. Ia mungkin membuka jalan kepada sistem bukan timbal balik untuk dilaksanakan dalam sistem STPV praktikal yang kini digunakan dalam loji kuasa," kata Zhao.

Sumber cerita:

Bahan yang disediakan oleh Universiti Houston. Asal ditulis oleh Laurie Fickman.Nota: Kandungan boleh diedit untuk gaya dan panjang.