Иновационна технология събира ефективно слънчевата топлина

Повечето технологии за събиране на енергия от слънцето улавят светлината, която впоследствие преработват в електричество благодарение на фотоволтаичните материали. Други методи използват топлинната енергия, която обикновено се концентрира с помощта на огледала в една точка, така че да загрее флуид, който впоследствие задвижва електрическа турбина.

Трети, по-малко познати подходи, използват слънчевата топлина (също концентрирана с огледала), за да генерират директно електричество с помощта на т.нар. термофотоволтаици. Първите системи от този вид са разработени от MIT още в началото на 50-те години на миналия век.

Днес изследователите от MIT са открили начин за ефективното използване на термофотоволтаиците, без обаче да има нужда от огледала, които да концентрират слънчевата светлина. Така на теория могат да бъдат създадени системи, които да са по-просто устроени, евтини и ефективни от сегашните, коментират учените.

Ключовият момент в случая бил да се предотврати изтичането на топлина от термоелектрическия материал – проблем, който екипът на MIT е успял да преодолее благодарение на т.нар. фотонни кристали, които били покрити с прецизно разположени микроскопични дупки, съобщава PhysOrg.com.

Тази технология имитира ефекта на парниковите газове, който се наблюдава в атмосферата. Така инфрачервената радиация от слънцето може да навлезе в материала през дупките на повърхността му, но отразените лъчи остават блокирани във вътрешността му и не могат да го напуснат. Ефективността на бариера се постига благодарение на прецизната геометрия на разположение на дупките, която не позволява на голяма част от вълните да избягат.

Ако сложите на слънце обикновен материал, боядисан в черно, той ще поглъща светлината и топлината ефективно. Той обаче няма да стане много по-горещ от температурата на кипящата вода, тъй като ще излъчва топлината почти толкова бързо, колкото я абсорбира, обяснява изследователят Питър Бермел.

Но за да генерирате електричество, се нуждаете от много по-високи температури от тази. С новата система нагряваните обекти могат да станат изключително горещи, тъй като няма да преотдават голяма част от погълнатата топлина, казва Бермел.

В големи размери подобна система би била достатъчно ефектива, за да се конкурира с по-конвенционалните форми на енергия.

Следващата стъпка на изследователите ще бъде тестването на различни видове материали. Те се надяват да открият тези материали, които биха произвеждали енергия по най-ефективния начин.

Съществуващите термофотоволтаици могат да достигнат ефективност до максимум 10 процента. С новия подход обаче може да се достигне практическа ефективност от 35 до 36%, казват учените. За сравнение, това е теоретичният максимум, който може да се достигне от традиционните фотоволтаични клетки.