Nový termofotovoltaický článek dokáže přeměnit neuvěřitelných 40 % tepelné energie na elektřinu

Nový termofotovoltaický článek dokáže přeměnit neuvěřitelných 40 % tepelné energie na elektřinu

Vědci z Massachusettského technologického institutu představili nový termofotovoltaický článek (TPV), který přeměňuje teplo na elektřinu s účinností vyšší než 40 %. To je výkon téměř srovnatelný s tradičními elektrárnami s parní turbínou. Články mohou najít uplatnění v takzvaných „termálních bateriích“, produkujících elektrickou energii bez jakýchkoli pohybujících se součástí.

Termofotovoltaické články fungují tak, že zahřívají polovodičové materiály na teplotu, při které se výrazně zvyšuje energie fotonů. Při dostatečně vysoké energii mohou fotony vymrštit elektron přes „pásmovou mezeru“, čímž dojde k výrobě elektrické energie. Doposud dosahovaly články TPV pouze 32% účinnosti, protože pracovaly při nižších teplotách.

Termofotovoltaický článek

Nová konstrukce, vyvinutá vědci z Massachusettského technologického institutu a Národní laboratoře pro obnovitelnou energii, odebírá energii ze zdrojů tepla o teplotě 1900 až 2400 stupňů Celsia. Využívá k tomu kovové slitiny s „vysokou propustností“, které jsou umístěné nad slitinou s mírně nižší pásmovou propustností.

Vrstva s vysokou propustností zachycuje ze zdroje tepla fotony s nejvyšší energií a přeměňuje je na elektřinu, zatímco fotony s nižší energií procházejí první vrstvou a zvyšují napětí. Všechny fotony, které projdou oběma vrstvami, se odrážejí zrcadlem zpět ke zdroji tepla, aby se zabránilo plýtvání energií.

Základ termální baterie

Při měření účinnosti pomocí snímače tepelného toku vědci zjistili, že se výkon mění v závislosti na teplotě. V rozmezí 1 900 až 2 400 stupňů Celsia vyráběl termofotovoltaický článek elektřinu s účinností přibližně 40 %. Srovnatelné parní turbíny mohou dosahovat stejné účinnosti, ale jsou z konstrukčního hlediska mnohem složitější a omezené na nižší teploty.

„Jednou z výhod polovodičových transformátorů energie je, že mohou pracovat při vyšších teplotách s nižšími náklady na údržbu, protože nemají žádné pohyblivé části,“ vysvětluje profesor Asegun Henry. „Prostě tam jen tak sedí a spolehlivě vyrábějí elektřinu.“

V termální baterii by tento systém mohl absorbovat přebytečnou energii z obnovitelných zdrojů, jako je slunce, a ukládat ji do izolovaných baterií žhavého grafitu. V případě potřeby (například během dnů se zataženou oblohou či v noci) by pak termofotovoltaické články mohly toto teplo přeměnit na elektřinu a poslat ji do elektrické sítě.

Zatím jen malé měřítko

Experimentální článek měl pouhý centimetr čtvereční, takže by ho vědci museli zvětšit na zhruba 930 metrů čtverečních, aby dokázal dodávat energii na použitelné úrovni. Dobrou zprávou je, že již existuje technologie pro vytvoření článků v takovém měřítku.

„Termofotovoltaické články byly posledním klíčovým krokem k prokázání skutečnosti, že termální baterie jsou životaschopným konceptem,“ konstatuje profesor Henry. „Je to naprosto zásadní krok na cestě k rozšíření obnovitelných zdrojů energie a k dosažení plně dekarbonizované sítě.“

Diskuze (14) Další článek: Barevný 3D tisk: Od milionového PolyJetu po český MMU2S za pár tisíc korun

Témata článku: Věda, Elektrárna, Obnovitelné zdroje, Baterie, MIT, Energie, Elektřina, Energetika, Vědec, Foton, Tepelná energie, Teplo, Účinnost, Teplota, Článek, TPV



Recenze reMarkable 2. Geniální zápisník, úžasná technologie a e-ink rychlejší než iPad

Recenze reMarkable 2. Geniální zápisník, úžasná technologie a e-ink rychlejší než iPad

** Hybrid tabletu a čtečky je špičkovým kusem hardwaru. ** Výrazně se omezuje na použití jako zápisníku a čtení. ** Ani u tohoto typu zařízení se nevyhneme předplatnému.

Stanislav Janů
reMarkableE-inkTesty
Jak zrcadlit obrazovku mobilu a počítače do televize

Jak zrcadlit obrazovku mobilu a počítače do televize

Ať už se chcete pochlubit fotkami z dovolené na velké obrazovce, nebo si přehrát video uložené na disku počítače, neobejdete se bez zrcadlení obrazovky. Ve výchozím stavu jej podporuje Windows i Android.

Stanislav Janů
NávodyTelevizeWindows
Evropský satelitní internet z družice KA-SAT je už měsíc mimo provoz. Podezření padá na Rusko

Evropský satelitní internet z družice KA-SAT je už měsíc mimo provoz. Podezření padá na Rusko

** 24. února vstoupila ruská vojska na Ukrajinu ** Současně s tím proběhl útok na satelitní internetové připojení ** Ani po měsíci se síť z této události nevzpamatovala

Karel Kilián
UkrajinaSatelitInternet
Jak vysoké jsou dotace na fotovoltaiku. Dotační program Nová zelená úsporám překvapí lidským přístupem

Jak vysoké jsou dotace na fotovoltaiku. Dotační program Nová zelená úsporám překvapí lidským přístupem

Od 1. října 2021 platí upravené podmínky pro dotaci na FVE, přičemž v platnosti by měly zůstat až do roku 2025. Důležitou informací je, že jde o podmínky velmi štědré.

Jiří Kuruc
DotaceEnergetikaFotovoltaika
Šmírování kamerami Googlu: Koukněte, co nového se zase objevilo na Street View

Šmírování kamerami Googlu: Koukněte, co nového se zase objevilo na Street View

Google stále fotí celý svět do své služby Street View. A novodobou zábavou je hledat v mapách Googlu vtipné záběry. Podívejte se na výběr nejlepších!

redakce
Mapy GoogleStreet View
Srovnávací test chytrých hodinek do 2000 Kč. Dříve vyhozené peníze, dnes už ty nejlepší dávají smysl

Srovnávací test chytrých hodinek do 2000 Kč. Dříve vyhozené peníze, dnes už ty nejlepší dávají smysl

Vybrali jsme osm chytrých hodinek s cenou maximálně 2 000 Kč. Díky nim můžete mít všechny notifikace hezky po ruce, případně vědět, jak moc jste se dnes hýbali nebo jak dobře, či špatně jste spali.

Jakub Michlovský
SrovnáníHodinky