Hőhasznosítás a 80%-os elméleti hatékonyság érdekében

A texasi Rice Egyetem tudósai olyan eszközt fejlesztettek ki, amely a hőt fénnyé alakítja át úgy, hogy alacsonyabb energiarésbe kényszeríti. A „hiperbolikus hőleadó” oly módon kombinálható a fotovoltaikus rendszerrel, hogy az egyébként veszteséget jelentő hőt energiává alakítsa – ez a fejlesztés a kutatók véleménye szerint drasztikusan megnövelheti a hatékonyságot.

Share Button

A mikroszkópos képen láthatók azok a szén nanocsövekből álló filmen mintázatként megjelenő mélyedések, amelyek a csapdába ejtik a fény fotonjait és fénnyé alakítják őket, amelyet utána a fotovoltaikus cella alakít tovább.

Kép: Chloe Doiron/Rice University

 

A hulladékhő izgalmas téma a napelemek kutatóinak körében, mivel ennek hasznosítása nagy mértékben megnövelheti a szolár rendszerek kimenő teljesítményét és üzemeltetésük élettartamát.

Erre a kihívásra megoldások széles köre alkalmazható, többek között a fejlett hűtési rendszerek, a hőelektromosság előállítása és a hibrid rendszerek, amelyek a hőt elszállítják és más célok elérésére használják fel. A texasi Rice Egyetem tudósai által felvetett legújabb javaslat szerint a hulladékhőt szén nanocsövek segítségével alakítják fénnyé, amely utána a napelem cellában elektromos árammá alakítható.

„Minden forró felület fényt bocsát ki hősugárzás formájában” – mondta Gururaj Naik, a Rice Egyetem villamosmérnöki tudományokkal és számítógépes tervezéssel foglalkozó docense. „Az a gond, hogy a hősugárzás széles sávú, míg a fény elektromos árammá alakítása csak akkor hatékony, ha a kibocsátás a keskeny sávba esik.”

Hatalmas ugrás lehetősége a hatékonyság terén

A csapat olyan eszköz létrehozásán dolgozott, amely képes a hő formájában kibocsátott fotonokat egy keskenyebb sávba kényszeríteni, ahol a napelem cella abszorbeálhatja. A koncepció igazolására kifejlesztett eszközt a Makroszkópikusan összehangolt szén nanocsövek refrakciós platformként történő alkalmazása a hiperbolikus hőleadóknál (Macroscopically Aligned Carbon Nanotubes as a Refractory Platform for Hyperbolic Thermal Emitters) című dokumentumban mutatták be, amelyet az ACS Photonics című folyóiratban publikáltak.

Az eszköz szén nanocsövekből álló filmet alkalmaz, amelynek az elektronjai csak az egyik irányban képesek áthaladni, és a kutatók azt állítják, hogy akár 700 Celsius fokig is képes üzemelni. A kutatás következő lépése a „hiperbolikus hőleadó” eszköz napelemekkel történő kombinálása lesz.

„Annak köszönhetően, hogy az összes hulladékhőt sikerült egy szűk spektrumtartományba szorítani, sikerült ezt rendkívül hatékony módon elektromos árammá alakítanunk” – ismertette Naik –, „az elméleti előrejelzésünk az, hogy elérhetjük a 80%-os hatékonyságot is”.

Forrás: pv-magazine