Ключевые выводы
- Инженеры разработали механизм для выработки электроэнергии из солнечных батарей в ночное время.
- Система улавливает инфракрасный свет, выходящий из охлаждающих панелей, для выработки небольшого количества электроэнергии.
-
Эксперты не в восторге, так как система не очень эффективна.
Солнечная панель, которая может генерировать электричество даже ночью, звучит слишком хорошо, чтобы быть правдой, и вполне может быть, несмотря на доказательства обратного.
От солнечных панелей для производства воды до новых методов очистки ученые всегда ищут способы сделать солнечные панели более эффективными и полезными. Недавно инженеры из Стэнфордского университета разработали термоэлектрический генератор, который использует инфракрасный свет, отражающийся от поверхности солнечных панелей, для выработки небольшого количества электроэнергии, по сути вырабатывая электричество от панелей даже ночью. Но хотя наука верна, именно экономика может помешать этому получить широкое распространение.
«Я бы сказал, что одной из самых больших проблем для термоэлектрических [приложений] является преобразование низкотемпературного тепла, [потому что] при температуре, близкой к комнатной, эффективность очень и очень низкая», - объяснил д-р Дэвид Гинли. Главный научный сотрудник Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL) в электронном письме Lifewire. «В данном случае проблема в том, что содержание энергии невелико, а ожидание ночи означает, что вы в любом случае теряете часть [энергии] за счет излучения».
Да будет свет
Под руководством к.т.н. Кандидат Сид Ассававоррарит, исследователи оснастили свой термоэлектрический генератор обычной солнечной панелью и использовали хитроумное изобретение для выработки небольшого количества электроэнергии из инфракрасного света, выходящего ночью с поверхности солнечных панелей.
Термоэлектрический генератор производит небольшое количество электроэнергии, используя небольшую разницу температур между окружающим воздухом и поверхностью солнечной панели, когда она направлена прямо в ясное небо.
Солнце направляет огромное количество энергии на Землю, но за исключением той части энергии, которая улавливается парниковыми газами, планета фактически отправляет большую часть энергии, которую она получает, в виде инфракрасного излучения в процессе так называемое радиационное охлаждение. Этот процесс использовался в древней Индии и Иране для замораживания воды и создания льда, и лучше всего работает в безоблачные ночи, поскольку облака отражают инфракрасный свет на землю.
Ассававоррарит и его команда разработали новый способ улавливания этой энергии, когда она покидает планету. Когда солнечная панель остывает, вылетающие фотоны переносят тепло, которое исследователи улавливают с помощью своего термоэлектрического генератора для преобразования в электричество.
Ученые впервые попытались улавливать инфракрасный свет в 2019 году, а теперь исследователям из Стэнфорда удалось объединить эту технологию с обычными солнечными панелями, чтобы сделать ее более доступной и эффективной.
Доказательство концепции
Ясной ночью устройство, испытанное Assawaworrarit на крыше Стэнфордского университета, вырабатывает около пятидесяти милливатт, или 0,05 Вт, на каждый квадратный метр солнечной панели. Напротив, солнечные панели обычно могут генерировать около 150 Вт на квадратный метр в течение дня. Для сравнения: небольшая светодиодная лампочка потребляет 18 Вт электроэнергии.
Пятьдесят милливатт - это не так уж много, но исследователи утверждают, что цифры складываются, когда технология применяется в масштабе. Есть масса применений, где такая энергия в ночное время, пусть и мизерная, могла бы пригодиться, особенно если учесть, что значительная часть населения земного шара до сих пор не имеет круглосуточного доступа к электричеству.
И это только начало. Ассававоррарит сообщил порталу Интересное инженерство, что при небольшой работе и в более благоприятных погодных условиях исследователи могут удвоить количество электроэнергии, вырабатываемой их устройством, добавив, что теоретический предел составляет около одного или двух ватт на квадратный метр.
Исследователи считают, что система может быть очень привлекательной с точки зрения затрат, если они смогут заставить ее генерировать до ватта на квадратный метр.
Однако есть еще несколько способов, которыми система может достичь такой эффективности. В нынешнем виде доктор Гинли не впечатлен.
По его мнению, прежде чем технологию можно будет использовать в реальном мире, кто-то должен будет провести хороший энергетический анализ в сочетании с начальной оценкой технологии для рынка. Более того, он считает, что стоимость термоэлектрических генераторов по сравнению с их надежностью и эффективностью делает их неподходящими для использования с солнечными батареями.
«Стоимость дополнительной мощности [полученной] в этом случае, вероятно, в конечном итоге не стоит затрат», - считает доктор Гинли.
