Nowy konwerter ciepła na energię elektryczną osiągnął rekordową sprawność 44%. Dla porównania przeciętna turbina parowa osiąga około 35% – donosi branżowy magazyn Elektrotechnikautomatyk.pl. Jak wynika z raportu New Atlas[1], naukowcy z Uniwersytetu Michigan opracowali ekonomiczne i wysoce wydajne ogniwo termofotowoltaiczne, które zamienia ciepło na energię.
Według portalu ogniwa opracowane na wspomnianym uniwersytecie pochłaniają fotony z podczerwonej części widma w postaci ciepła, podczas gdy normalne ogniwa fotowoltaiczne pochłaniają je ze światła widzialnego. Energia generowana przez czyste źródła może być odprowadzana jako ciepło do tych ogniw i później ponownie wydobywana jako elektryczność.
To niezwykle ważne odkrycie. Przypomnijmy, że w przypadku paneli słonecznych produkcja energii słonecznej osiąga szczyt w ciągu dnia, ale jej zużycie jest najwyższe po zmroku. Produkcja wiatrowa również cierpi z powodu przerywanej natury przepływów powietrza, co sprawia, że magazynowanie jest kluczem do wykorzystania pełnego potencjału tych odnawialnych źródeł energii.
I tu pojawia się kwestia magazynowania energii. Pomysł polega na tym, że materiał magazynowy można ogrzać za pomocą energii elektrycznej wytwarzanej przez farmę wiatrową lub słoneczną albo poprzez bezpośrednie absorbowanie nadmiaru ciepła z procesów przemysłowych lub systemów energii słonecznej. Materiał ten może mieć tylko połowę wydajności baterii litowo-jonowych, ale jest znacznie bezpieczniejszy i tańszy w produkcji i eksploatacji.
„To rodzaj baterii, ale bardzo pasywnej. Nie trzeba wydobywać litu, jak to się dzieje w przypadku ogniw elektrochemicznych, co oznacza, że nie konkuruje się z rynkiem pojazdów elektrycznych. W przeciwieństwie do pompowanej wody, żeby zmagazynować energię hydroelektryczną, ten rodzaj baterii można umieścić w dowolnym miejscu i nie jest do tego potrzebne źródło wody w pobliżu” – powiedział Stephen Forrest, profesor elektrotechniki i współautor badania[2].
Nowe ogniwo termofotowoltaiczne zostało przetestowane z węglikiem krzemu jako materiałem magazynującym ciepło, chociaż można go było zamienić na cokolwiek innego, co działa. Otacza je materiał półprzewodnikowy wykonany z indu, galu i arsenu, starannie zaprojektowany, aby wychwytywać najszerszy zakres fotonów, a w szczególności te wytwarzane przez podgrzany materiał. Konstrukcja ta zapewnia całkowitą sprawność konwersji energii na poziomie 44%. Jest więc znacznie wydajniejsza od innych konstrukcji działających w tej samej temperaturze.
Miejsce prowadzenia prac jest nieprzypadkowe. Uniwersytet Michigan należy do elitarnych instytucji edukacyjnych na całym świecie, znanych z rygorystycznych standardów akademickich i kluczowej roli w rozwoju badań i technologii.
Przełom w pozyskiwaniu energii elektrycznej z ciepła | elektrotechnik AUTOMATYK
[1] M. Irving, Thermal power cell harvests electricity from heat at record efficiency, https://newatlas.com/energy/heat-battery-record-efficiency-grid-scale-energy-storage/ (dostęp: 15.07.2024 r.).
[2] P. DeLacey, Renewable grid: Recovering electricity from heat storage hits 44% efficiency, https://news.umich.edu/renewable-grid-recovering-electricity-from-heat-storage-hits-44-efficiency/ (dostęp: 15.07.2024 r.).
fot. Uniwersytet Michigan