Nová solární technologie může vyrábět elektřinu i v noci
Výzkumníci UNSW učinili zásadní průlom v technologii obnovitelných zdrojů energie výrobou elektřiny z takzvané „noční“ solární energie.
Tým ze School of Photovoltaic and Renewable Energy Engineering vyráběl elektřinu z tepla vyzařovaného jako infračervené světlo, stejným způsobem, jakým se Země ochlazuje vyzařováním do vesmíru v noci.
Polovodičové zařízení zvané termoradiační dioda, složené z materiálů nalezených v brýlích pro noční vidění, bylo použito k výrobě energie z emise infračerveného světla.
Výsledky výzkumu byly nyní zveřejněny v ACS Photonics.
Přestože množství energie generované v této fázi je velmi malé – asi 100 000krát menší než energie dodávaná solárním panelem – vědci věří, že výsledek lze v budoucnu zlepšit.
"Udělali jsme jednoznačnou demonstraci elektrické energie z termoradiační diody," řekl vedoucí týmu, docent Ned Ekins-Daukes.
"Pomocí termovizních kamer můžete vidět, kolik záření je v noci, ale pouze v infračervené oblasti, nikoli ve viditelných vlnových délkách. To, co jsme udělali, je vytvořit zařízení, které dokáže generovat elektrickou energii z emise infračerveného tepelného záření."
Tok energie
Prof Ekins-Daukes říká, že proces nakonec stále využívá solární energii, která dopadá na Zemi během dne ve formě slunečního světla a ohřívá planetu.
V noci ta samá energie vyzařuje zpět do obrovské, chladné prázdnoty vesmíru ve formě infračerveného světla s termoradiační diodou, která je nyní prokazatelně schopna generovat elektřinu využitím tohoto procesu.
"Kdykoli dojde k toku energie, můžeme ji přeměnit mezi různými formami," řekl. "Fotovoltaika, přímá přeměna slunečního světla na elektřinu, je umělý proces, který lidé vyvinuli za účelem přeměny sluneční energie na energii. V tomto smyslu je termoradiační proces podobný; odkláníme energii proudící v infračerveném záření z teplé Země." do chladného vesmíru,“ dodala Dr. Phoebe Pearceová, jedna ze spoluautorek článku.
"Stejným způsobem, jakým může solární článek generovat elektřinu absorbováním slunečního záření vyzařovaného z velmi horkého slunce, termoradiační dioda generuje elektřinu vyzařováním infračerveného světla do chladnějšího prostředí. V obou případech nám umožňuje vyrábět elektřinu teplotní rozdíl."
Průlom týmu UNSW je vzrušujícím potvrzením dříve teoretického procesu a je prvním krokem k výrobě specializovaných a mnohem účinnějších zařízení, která by jednoho dne mohla zachytit energii v mnohem větším měřítku.
Prof. Ekins-Daukes přirovnává nový výzkum k práci inženýrů v Bellových laboratořích, kteří v roce 1954 předvedli první praktický křemíkový solární článek.
První křemíkový solární článek byl účinný pouze kolem 2 %, ale nyní jsou moderní články schopné přeměnit přibližně 23 % slunečního světla na elektřinu.
Dr. Michael Nielsen, spoluautor článku, řekl: „I když je komercializace těchto technologií stále ještě cestou dolů, být na samém začátku vyvíjející se myšlenky je tak vzrušujícím místem, kde být výzkumníkem.
"Doufáme, že díky využití našich znalostí o tom, jak navrhovat a optimalizovat solární články a zapůjčení materiálů od stávající komunity středních infračervených fotodetektorů, bude rychlý pokrok směrem k poskytování vysněné solární energie v noci."
Výzkumný tým věří, že nová technologie by mohla mít v budoucnu řadu využití tím, že pomůže vyrábět elektřinu způsoby, které v současnosti nejsou možné.
Síla z tělesného tepla
Jedním z nich by mohlo být napájení bionických zařízení, jako jsou umělá srdce, která v současnosti vybíjejí baterie, které je třeba pravidelně vyměňovat.
Prof. Ekins-Daukes řekl: „V zásadě je pro nás možné vyrábět energii způsobem, který jsme ukázali, pouze z tělesného tepla – které můžete vidět zářící, když se podíváte přes termokameru.
„Tato technologie by mohla potenciálně sklízet tuto energii a odstranit potřebu baterií v určitých zařízeních – nebo pomoci je dobít.
Nové výsledky UNSW staví na předchozí práci skupiny, kde spoluautor Andreas Pusch vyvinul matematický model, který pomohl řídit jejich laboratorní experimenty.
Výzkumný tým nyní doufá, že lídři v oboru rozpoznají potenciál nové technologie a podpoří její další rozvoj.
"Právě teď máme ukázku termoradiační diody s relativně velmi nízkou spotřebou energie. Jedním z problémů byla její detekce. Ale teorie říká, že je možné, aby tato technologie nakonec produkovala asi 1/10 energie solární energie." buňka," Prof. řekl Ekins-Daukes.
"Myslím, že aby se jednalo o průlomovou technologii, neměli bychom podceňovat potřebu průmyslových odvětví, aby do toho vstoupily a skutečně to řídily. Řekl bych, že zde zbývá ještě asi deset let univerzitního výzkumu. A pak je potřeba průmysl, aby to vyzvedl.
„Pokud průmysl vidí, že je to pro něj cenná technologie, pokrok může být extrémně rychlý.
"Za zázrak solární energie dnes vděčí světově uznávaným výzkumníkům, jako je profesor Scientia Martin Green z UNSW, ale také průmyslníkům, kteří získali velké sumy peněz na rozšíření výroby."
