Sólaruppskerukerfi hefur möguleika á að framleiða sólarorku 24/7

Hinn mikli uppfinningamaður Thomas Edison sagði einu sinni: "Svo lengi sem sólin skín mun maðurinn geta þróað kraft í gnægð." Hann var ekki fyrsti stórhuginn til að undrast hugmyndina um að virkja kraft sólarinnar; öldum saman hafa uppfinningamenn verið að velta fyrir sér og fullkomna leiðina til að uppskera sólarorku.

Þeir hafa unnið ótrúlegt starf með ljósafrumum sem breyta sólarljósi beint í orku. Og samt, með allar rannsóknir, saga og vísindi á bak við það, eru takmörk fyrir því hversu mikla sólarorku er hægt að uppskera og nota -- þar sem framleiðsla hennar er eingöngu bundin við daginn.

Prófessor við háskólann í Houston heldur áfram sögulegri leit og greinir frá nýrri gerð sólarorkuuppskerukerfis sem slær skilvirknimet allra núverandi tækni. Og ekki síður mikilvægt, það hreinsar leiðina til að nota sólarorku 24/7.

„Með arkitektúr okkar er hægt að bæta skilvirkni sólarorkuuppskerunnar að hitaaflfræðilegu mörkunum,“ segir Bo Zhao, Kalsi lektor í vélaverkfræði og doktorsnemi hans Sina Jafari Ghalekohneh í tímaritinu.Líkamleg endurskoðun beitt. Hitaaflfræðileg mörk eru alger hámarks fræðilega möguleg umbreytingarnýtni sólarljóss í rafmagn.

Að finna skilvirkari leiðir til að nýta sólarorku er mikilvægt til að skipta yfir í kolefnislaust rafkerfi. Samkvæmt nýlegri rannsókn á vegum bandaríska orkumálaráðuneytisins í sólarorkutækniskrifstofunni og National Renewable Energy Laboratory gæti sólarorka verið allt að 40 prósent af raforkuframboði þjóðarinnar árið 2035 og 45 prósent árið 2050, á meðan beðið er eftir árásargjarnri kostnaðarlækkun, stuðningi. stefnu og stórfellda rafvæðingu.

Hvernig virkar það?

Hefðbundin hitaljós sólarljósa (STPV) treysta á millilag til að sérsníða sólarljós til að fá betri skilvirkni. Framhlið millilagsins (hliðin sem snýr að sólinni) er hönnuð til að gleypa allar ljóseindir sem koma frá sólinni. Þannig breytist sólarorka í varmaorku millilagsins og hækkar hitastig millilagsins.

En varmaaflfræðileg skilvirknimörk STPVs, sem lengi hefur verið skilið að séu mörk svarthlutans (85,4 prósent), eru enn mun lægri en Landsberg mörkin (93,3 prósent), endanleg skilvirknimörk fyrir sólarorkuuppskeru.

"Í þessari vinnu sýnum við að hagkvæmniskorturinn stafar af óumflýjanlegri baklosun millilagsins í átt að sólinni sem stafar af gagnkvæmni kerfisins. Við leggjum til ógagnkvæm STPV kerfi sem nýta millilag með ógagnkvæma geislaeiginleika," sagði Zhao. „Slíkt ógagnkvæmt millilag getur verulega bælt baklosun sína til sólar og leitt meira ljóseindaflæði í átt að frumunni.

Við sýnum að með slíkum endurbótum getur ógagnkvæma STPV-kerfið náð Landsbergsmörkum og hagnýt STPV-kerfi með einstengdum ljósafrumum geta einnig orðið fyrir verulegri skilvirkni.

Auk bættrar skilvirkni lofa STPV þjöppun og sendingarhæfni (rafmagn sem hægt er að forrita eftir þörfum miðað við markaðsþarfir).

Í einni mikilvægri umsóknaratburðarás er hægt að tengja STPV við hagkvæma varmaorkugeymslueiningu til að framleiða rafmagn allan sólarhringinn.

"Vinnan okkar varpar ljósi á mikla möguleika ógagnkvæmra varma ljóseindaíhluta í orkunotkun. Fyrirhugað kerfi býður upp á nýja leið til að bæta árangur STPV kerfa verulega. Það gæti rutt brautina fyrir ógagnkvæm kerfi til að vera útfærð í hagnýtum STPV kerfum sem nú eru notuð í virkjanir,“ sagði Zhao.

Uppruni sögunnar:

Efni veitt af háskólanum í Houston. Frumrit skrifað af Laurie Fickman.Athugið: Efni kann að vera breytt fyrir stíl og lengd.