Kľúčové poznatky
- Inžinieri vymysleli mechanizmus na výrobu elektriny zo solárnych panelov v noci.
- Systém zachytáva infračervené svetlo unikajúce z chladiacich panelov a vytvára tak malé množstvo elektriny.
-
Odborníci nie sú príliš nadšení, pretože systém nie je príliš efektívny.
Solárny panel, ktorý dokáže generovať elektrinu aj v noci, znie príliš dobre na to, aby to bola pravda, a môže to tak byť, napriek dôkazom o opaku.
Od solárnych panelov na výrobu vody až po nové metódy čistenia vedci vždy hľadajú spôsoby, ako urobiť solárne panely efektívnejšie a užitočnejšie. Inžinieri na Stanfordskej univerzite nedávno navrhli termoelektrický generátor, ktorý využíva infračervené svetlo odrážajúce sa od povrchu solárnych panelov na generovanie malého množstva elektriny, pričom v podstate vytvára elektrinu z panelov aj v noci. Ale aj keď je veda spoľahlivá, je to ekonomika, ktorá by mohla zabrániť tomu, aby sa dostala do hlavného prúdu.
"Poviem, že jednou z najväčších výziev pre termoelektrické [aplikácie] je premena nízkoteplotného tepla, [pretože pri] teplote blízkej izbovej teplote je účinnosť veľmi, veľmi nízka,“vysvetlil Dr. David Ginley, Hlavný vedecký pracovník Národného laboratória pre obnoviteľnú energiu (NREL) v e-maile spoločnosti Lifewire. "V tomto prípade je problém, že energetický obsah je malý a čakanie do noci znamená, že v každom prípade stratíte časť [energie] žiarením."
Nech je svetlo
Pod vedením Ph. D. kandidát Sid Assawaworrarit, výskumníci vybavili svoj termoelektrický generátor bežným solárnym panelom a použili toto zariadenie na výrobu malého množstva elektriny z infračerveného svetla unikajúceho z povrchu solárnych panelov v noci.
Teploelektrický generátor vyrába malé množstvo elektriny využívaním malého rozdielu teplôt medzi okolitým vzduchom a povrchom solárneho panelu, keď je nasmerovaný priamo na jasnú oblohu.
Slnko nasmeruje na Zem obrovské množstvo energie, ale ak jej časť nezachytia skleníkové plyny, planéta prakticky vyšle veľkú časť energie, ktorú prijme vo forme infračerveného žiarenia. známe ako radiačné chladenie. Tento proces sa používal v starovekej Indii a Iráne na zmrazovanie vody a vytváranie ľadu a funguje najlepšie počas bezoblačných nocí, pretože oblaky odrážajú infračervené svetlo smerom k zemi.
Assawaworrarit a jeho tím vymysleli nový spôsob, ako zachytiť túto energiu pri jej odchode z planéty. Keď sa solárny panel ochladzuje, unikajúce fotóny nesú teplo, ktoré výskumníci zachytia svojim termoelektrickým generátorom a premenia ho na elektrinu.
Vedci sa prvýkrát pokúsili zachytiť infračervené svetlo v roku 2019 a teraz sa výskumníkom zo Stanfordu podarilo skombinovať túto technológiu s bežnými solárnymi panelmi, aby bola prístupnejšia a efektívnejšia.
Proof of Concept
Za jasnej noci generuje zariadenie Assawaworrarit testované na streche Stanfordu zhruba päťdesiat miliwattov alebo 0,05 wattu na každý štvorcový meter solárneho panelu. Na rozdiel od toho môžu solárne panely počas dňa zvyčajne generovať približne 150 wattov na meter štvorcový. Aby sme uviedli čísla do perspektívy, malá LED žiarovka odoberá 18 wattov elektriny.
Päťdesiat miliwattov nie je veľké číslo, ale vedci tvrdia, že tieto čísla sa sčítavajú, keď sa technológia používa vo veľkom rozsahu. Existuje mnoho aplikácií, v ktorých by sa tento druh energie v noci, akokoľvek nepatrný, mohol hodiť, najmä ak si uvedomíte, že značná časť svetovej populácie stále nemá nepretržitý prístup k elektrine.
A toto je len začiatok. Assawaworrarit povedal pre Zaujímavé inžinierstvo, že s trochou práce a za priaznivejších poveternostných podmienok by výskumníci mohli zdvojnásobiť množstvo elektriny generovanej ich zariadením a dodal, že teoretický limit je asi jeden alebo dva watty na meter štvorcový.
Výskumníci sa domnievajú, že systém by mohol byť veľmi atraktívny z hľadiska nákladov, ak by sa im podarilo dosiahnuť, aby generoval až watt na meter štvorcový.
Stále však existuje niekoľko spôsobov, ako systém dosiahnuť takúto efektivitu. V súčasnej podobe zostáva Dr. Ginley nezaujatý.
Podľa jeho názoru, skôr ako bude možné technológiu použiť v reálnom svete, bude musieť niekto urobiť dobrú energetickú analýzu spojenú s počiatočným hodnotením technológie na trhu. Navyše si myslí, že cena termoelektrických generátorov v porovnaní s ich spoľahlivosťou a účinnosťou z nich robí slabú kombináciu na použitie so solárnymi článkami.
"Náklady na prírastkovú energiu [získanú] v tomto prípade pravdepodobne v konečnom dôsledku nestoja za tú cenu, " myslí si Dr. Ginley.
