El sistema de recol·lecció solar té potencial per generar energia solar les 24 hores del dia

El gran inventor Thomas Edison va dir una vegada: "Mentre el sol brilli, l'home serà capaç de desenvolupar poder en abundància". La seva no va ser la primera gran ment que es va meravellar davant la noció d'aprofitar el poder del sol; durant segles, els inventors han estat reflexionant i perfeccionant la manera de recollir l'energia solar.

Han fet un treball increïble amb cèl·lules fotovoltaiques que converteixen la llum solar directament en energia. Tot i així, amb tota la investigació, la història i la ciència que hi ha darrere, hi ha límits a la quantitat d'energia solar que es pot recollir i utilitzar --, ja que la seva generació només es limita al dia.

Un professor de la Universitat de Houston continua la recerca històrica, informant sobre un nou tipus de sistema de recollida d'energia solar que trenca el rècord d'eficiència de totes les tecnologies existents. I no menys important, obre la manera d'utilitzar l'energia solar les 24 hores del dia.

"Amb la nostra arquitectura, l'eficiència de la recollida d'energia solar es pot millorar fins al límit termodinàmic", informa Bo Zhao, professor adjunt d'enginyeria mecànica de Kalsi i la seva estudiant de doctorat Sina Jafari Ghalekohneh a la revista.Revisió física aplicada. El límit termodinàmic és l'eficiència de conversió màxima absoluta teòricament possible de la llum solar en electricitat.

Trobar maneres més eficients d'aprofitar l'energia solar és fonamental per passar a una xarxa elèctrica sense carboni. Segons un estudi recent de l'Oficina de Tecnologies d'Energia Solar del Departament d'Energia dels EUA i el Laboratori Nacional d'Energies Renovables, la solar podria representar fins a un 40 per cent del subministrament d'electricitat del país el 2035 i el 45 per cent el 2050, a l'espera de reduccions de costos agressives, de suport. polítiques i electrificació a gran escala.

Com funciona?

La termofotovoltaica solar tradicional (STPV) es basa en una capa intermèdia per adaptar la llum solar per a una millor eficiència. La part frontal de la capa intermèdia (el costat orientat al sol) està dissenyada per absorbir tots els fotons procedents del sol. D'aquesta manera, l'energia solar es converteix en energia tèrmica de la capa intermèdia i eleva la temperatura de la capa intermèdia.

Però el límit d'eficiència termodinàmica dels STPV, que fa temps que s'ha entès com el límit de cos negre (85,4 per cent), encara és molt inferior al límit de Landsberg (93,3 per cent), el límit d'eficiència final per a la recollida d'energia solar.

"En aquest treball, mostrem que el dèficit d'eficiència és causat per la inevitable emissió posterior de la capa intermèdia cap al sol resultant de la reciprocitat del sistema. Proposem sistemes STPV no recíprocs que utilitzen una capa intermèdia amb propietats radiatives no recíproques", va dir. Zhao. "Aquesta capa intermèdia no recíproca pot suprimir substancialment la seva emissió posterior al sol i canalitzar més flux de fotons cap a la cèl·lula.

Mostrem que, amb aquesta millora, el sistema STPV no recíproc pot arribar al límit de Landsberg, i els sistemes STPV pràctics amb cèl·lules fotovoltaiques d'unió única també poden experimentar un augment significatiu de l'eficiència".

A més de la millora de l'eficiència, els STPV prometen compacitat i despatxabilitat (electricitat que es pot programar segons la demanda en funció de les necessitats del mercat).

En un escenari d'aplicació important, els STPV es poden combinar amb una unitat d'emmagatzematge d'energia tèrmica econòmica per generar electricitat les 24 hores del dia.

"El nostre treball destaca el gran potencial dels components fotònics tèrmics no recíprocs en aplicacions energètiques. El sistema proposat ofereix una nova via per millorar significativament el rendiment dels sistemes STPV. Pot obrir el camí perquè els sistemes no recíprocs s'implementin en sistemes STPV pràctics que s'utilitzen actualment en centrals elèctriques", va dir Zhao.

Font de la història:

Materials proporcionats per la Universitat de Houston. Original escrit per Laurie Fickman.Nota: el contingut es pot editar per estil i longitud.