Preliminarna študija o novi tehnologiji proizvodnje sončnega vodika

Raziskovalna skupina iz MIT in Nacionalnega laboratorija za obnovljivo energijo (NREL) je po poročilih uspešno razvila in dokazala termofotovoltaično (TPV) celico, ki je sposobna pretvarjati toploto učinkoviteje kot običajne parne turbine. elektriko, stroški pa so zelo nizki. To ima velike posledice za prihodnje elektrarne in shranjevanje energije v omrežju.

Termofotovoltaika (TPV) v glavnem pretvarja svetlobo infrardeče valovne dolžine v električno energijo s fotovoltaičnim učinkom in lahko uresniči način shranjevanja in pretvorbe energije. Raziskovalci nameravajo integrirati takšne TPV celice v toplotne baterije v omrežju. Sistem bo absorbiral odvečno energijo iz obnovljivih virov, kot je sončna energija, in shranil to energijo v visoko izoliran toplotni grafitni rezervoar. Ko je potrebna energija, na primer v oblačnih dneh, baterija TPV pretvarja toploto v električno energijo in jo razdeli v omrežje.

Kot vsi vemo, večina človeške električne energije izvira iz toplotne energije, in sicer izgorevanja premoga ali zemeljskega plina, jedrske cepitve, koncentriranja sončne energije, ki se uporablja za prekuhavanje vode in vrtenje parnih turbin za proizvodnjo električne energije. V zadnjem stoletju in pol je postala vseprisotna po vsem svetu kot zrela, dobro optimizirana tehnologija z znanimi prednostmi in omejitvami.

Ena od omejitev je učinkovitost. Medtem ko so nekatere turbine uspešno pretvorile 60 odstotkov energije vira toplote v električno energijo, povprečna turbina deluje le s 35-odstotnim izkoristkom. Druga omejitev je toplota, parne turbine pa se zanašajo na komponente, ki morajo delovati pri določenih temperaturnih pragih.

Namen nove zasnove je zajeti visokoenergijske fotone iz virov z višjo temperaturo, zahvaljujoč uporabi materialov z večjim pasovnim razmikom in več stičišč. V testih med 1900 stopinj Celzija in 2400 stopinj Celzija so nove celice TPV ohranile približno 40-odstotno učinkovitost. Povprečna učinkovitost zgodnjih celic TPV je bila okoli 20 odstotkov, prejšnji rekord za najvišjo učinkovitost pa 32 odstotkov.

Zgornji rezultati raziskav so bili pred kratkim objavljeni v znani znanstveni reviji "Nature".

Raziskovalci pišejo: "40-odstotna učinkovitost TPV je opazna, ker zdaj TPV naredi tehnologijo toplotnih motorjev, ki lahko tekmuje s turbinami. 40-odstotna učinkovitost je že višja od povprečne učinkovitosti toplotnih motorjev, ki temeljijo na turbinah v ZDA, toda kaj naredi TPV privlačnejše od turbin je njihov potencial za nižje stroške, hitrejše odzivne čase, enostavno vzdrževanje, enostavno integracijo z zunanjimi viri toplote in fleksibilnost goriva."

Za delovanje v temperaturnem območju, ki je "primerno za zgorevanje zemeljskega plina ali vodika", se razume, da nova tehnologija toplotnih motorjev obeta naslednjo generacijo elektrarn z nizkimi emisijami, ki lahko delujejo z nižjimi stroški iz virov zgorevanja. Izvlecite več energije. V primeru zelenega vodika taka rastlina ne bi mogla oddajati ogljika.

Asegun Henry, profesor na oddelku za strojništvo MIT in eden od raziskovalcev na projektu, je dejal: "Termične fotovoltaične celice so zadnji kritični korak pri dokazovanju, da so termične baterije izvedljiv koncept. Je na poti k spodbujanju obnovljive energije in doseganje omrežja brez ogljika, absolutno kritičen korak.