Инженеры разработали новый тип гибридного преобразователя солнечной энергии, который использует энергию Солнца для создания как электричества, так и пара. Как сообщается, устройство обладает высокой эффективностью и работает при низких затратах, что позволяет промышленности использовать более широкий спектр солнечной энергии.
Наиболее распространенным способом сбора энергии от Солнца является фотоэлектрическая энергия. Эти солнечные элементы производят электричество от солнечного света, и они настолько просты, что встроены во все, от садового освещения до самой сети.
Но это не единственный выход. Солнечные концентраторы собирают тепло вместо света, фокусируя солнечные лучи, чтобы нагреть содержащуюся в них жидкость. Затем его можно использовать для выработки электроэнергии – скажем, как пар, вращающий турбину, – или более непосредственно для отопления домов или для других промышленных процессов.
Обычно эти две системы разделены, но предпринимались попытки объединить их в одно гибридное устройство, что часто приводило к снижению эффективности или увеличению стоимости. Но сейчас исследователи утверждают, что создали новый гибридный преобразователь солнечной энергии, который сочетает в себе лучшее из обоих миров.
Устройство выглядит как спутниковая тарелка, с небольшим устройством, подвешенным над центром параболического коллектора. Часть тарелки зеркально отражена и фокусирует солнечные лучи на коробке посередине. В нижней части этого раздела расположены солнечные элементы с несколькими переходами, которые собирают и преобразуют видимый и ультрафиолетовый свет в электричество.
Но самое главное, что эти элементы перенаправляют инфракрасный свет — тепловую энергию — на отдельный тепловой приемник, находящийся выше в устройстве. Этот приемник по сути представляет собой чашеобразную полость, окружающую воду под давлением, которая улавливает тепло и превращается в пар.
Команда говорит, что общий коэффициент полезного действия коллектора составляет 85,1 процента, то есть очень большое количество энергии Солнца преобразуется либо в электричество, либо в тепло. Пар можно нагреть до 248 °C, что является гораздо более высокой температурой, чем многие другие коллекторы тепловой энергии. Это означает, что он достаточно горячий для многих промышленных процессов, таких как сушка, отверждение, стерилизация и пастеризация.
Другим преимуществом является цена. Команда сообщает, что после масштабирования гибридное устройство может работать всего за 3 цента за киловатт-час.
Группа, состоящая из исследователей из Университета Тулейна, Университета Сан-Диего, Университета штата Сан-Диего, Boeing-Spectrolab и Otherlab, получила дополнительное финансирование на следующий раунд разработки и планирует усовершенствовать технологию и работать над ее масштабированием для проведения опытных испытаний на экспериментальной установке.
Результаты исследования были опубликованы в журнале .