Ученые устраняют недостатки для «антисолнечной энергетической» ячейки, которая может собирать энергию в ночное время , даже когда солнце не светит.
Вместо того, чтобы поглощать солнечный свет и преобразовывать его в электричество, как это делала бы обычная солнечная панель, этот тип технологии работает наоборот.
Ночью, когда нет поступающего тепла, которое могли бы улавливать солнечные батареи, мы можем использовать исходящее тепло. Если направить теплую панель вверх в сторону холодной раковины космоса, это тепло начинает излучаться наружу в виде невидимого инфракрасного света.
Это известно как радиационное охлаждение , и если удастся каким-то образом использовать исходящее тепло, оно могло бы дешево осветить наши города ночью. Хранение солнечной энергии в течение дня - относительно дорогое мероприятие, поэтому прямое производство энергии в ночное время может помочь снизить эту нагрузку.
Используя термодинамическую модель термоэлектрического генератора энергии, ученые из Стэнфордского университета разработали доказательство концепции на крыше, которая теоретически может генерировать 2,2 Вт на квадратный метр без необходимости в батарее или внешнем источнике энергии.
В то время как другие пытались использовать аналогичные ночные элементы , эта конкретная конструкция могла бы производить в 120 раз больше энергии. Фактически, это почти на одном уровне с характеристиками теплового двигателя Карно , что является теоретическим термодинамическим пределом для «идеального» двигателя.
«Этот результат значительно превосходит предыдущие опубликованные результаты и указывает на потенциальную применимость сбора электроэнергии в ночное время», - пишут авторы .
Концепция основана на существующей технологии, которая сочетает в себе и оптимизирует радиационное охлаждение с термоэлектрическим генератором энергии, который занимает менее 1 процента от общей площади устройства, что является хорошим признаком масштабируемости, поскольку термоэлектрический генератор энергии является самым дорогим. часть системы.
Используя компьютерные модели, основанные на реальных параметрах, авторы проверили свое оптимизированное моделирование. Размещенные на крыше, они утверждают, что размер их ячейки создает лучший баланс между потерями тепла и термоэлектрическим преобразованием.
«Мы работаем над созданием высокоэффективных и экологически чистых источников освещения, которые могут предоставить каждому, в том числе в развивающихся и сельских районах, доступ к надежным и экологически чистым недорогим источникам энергии для освещения», - говорит инженер-электрик Линглинг Фэн из Стэнфордского университета.
«Модульный источник энергии также может питать автономные датчики, используемые в различных приложениях, и использоваться для преобразования отработанного тепла от автомобилей в полезную энергию».
Конечно, эти практические применения еще предстоит реализовать. Авторы признают, что хотя их демонстрация выработки электроэнергии в ночное время «замечательна», ее все же недостаточно для выполнения многих из упомянутых выше желаний; Тем не менее, технология, которая не полагается на сжигание ископаемого топлива для удовлетворения наших энергетических потребностей, заслуживает изучения.
Исследование было опубликовано в Optics Express .