Календарь новостей

« Ноябрь 2024 »
Пн	Вт	Ср	Чт	Пт	Сб	Вс
	1	2	3
4	5	6	7	8	9	10
11	12	13	14	15	16	17
18	19	20	21	22	23	24
25	26	27	28	29	30

Новый способ сконцентрировать тепло солнца

Источник: mit.edu

Энергия солнца добывается в основном тремя способами. Во-первых, с помощью фотоэлементов захватывается и преобразуется в электричество солнечный свет. Во-вторых, с помощью зеркал захватывается и концентрируется тепловая энергия солнца. Эта энергия позволяет кипятить воду и с помощью пара вращать турбины электростанций. Третий путь — когда тепловая энергия напрямую преобразуется в электричество, благодаря твердотельным термофотоэлектрическим элементам. Такие устройства разрабатываются в Массачусетском технологическом институте (США) с начала 1950-х годов. Третий метод преобразования энергии солнца менее распространен, хотя и считается весьма эффективным. Главный недостаток этого варианта — он не избавляет от необходимости использования сложных и дорогих зеркальных систем.

Теперь исследователи МИТ нашли способ, как обойтись без зеркал. Предотвращение тепловых потерь достигается за счет использования фотонного кристалла. По сути дела, речь идет о массиве микроскопических отверстий в верхнем слое материала, расположенных в точном, математически выверенном порядке. Данный подход имитирует парниковый эффект на Земле: инфракрасные лучи входят в чип через отверстия на поверхности, но их отражение и выход наружу блокируется благодаря точной геометрии. В итоге теряется совсем небольшая часть лучей (и энергии). Как пояснил руководитель проекта Петр Бермел, если разместить под лучами солнца образец темного, поглощающего свет и тепло материала, полученной энергии едва хватит, что вскипятить воду.

Дело в том, что большинство материалов переизлучают свет так же быстро, как и поглощают. Концентрация солнечного света с помощью параболических зеркал позволяет уменьшить потери энергии. Но стоимость таких оптических систем очень велика, они занимают много места и ими сложно управлять. Новый способ концентрации основан на захвате излучения и отражении его обратно в поглощающий материал. Эффективность этой системы является очень высокой, чтобы позволить ей конкурировать с традиционными способами получения энергии. Кроме того, технология изготовления «дырчатых» элементов проста и хорошо совместима со стандартным производством термофотоэлектрических чипов.

В ближайшем будущем команда МИТ собирается провести испытания различных материалов в новой конфигурации — для выявления наиболее перспективных. Сейчас солнечные термофотоэлектрические системы считаются эффективными, если их КПД равно или превышает 10%. Использование массивов отверстий может поднять эту планку до 35-36%. Это гораздо выше, чем теоретический максимум, который может быть достигнут при эксплуатации традиционных солнечных батарей. Бермел отмечает, что пока его исследование является скорее теоретическим, чем практическим. Поэтому ученым предстоит разработать работающие прототипы устройств и экспериментально проверить математические расчеты.

Подготовлено по материалам (источник): web.mit.edu
Дата: 6 декабря 2011
Другие новости, которые читают вместе с этой: Ловушка для энергии солнца «Солнечный пар» позволяет кипятить ледяную воду Концентрация энергии солнца при помощи плоской панели Новая ветровая турбина INVELOX производит на 600% больше энергии Материал, который может быть солнечным элементом и светильником Новый тип отражающих панелей охладит здания в солнечный день