Запропоновано ефективний метод використання енергії сонця

Досвідчена система, на якій дослідники перевіряли свої теоретичні побудови (фото Dominick Reuter).

Відео: Російські фізики зробили прорив в області використання сонячної енергії

Сонячні промені від дзеркала (показані жовтим) нагрівають набір концентричних трубок (на врізки праворуч). Сама зовнішня захищає термопару від навколишнього середовища. Минуле через термоелектричні перетворювачі тепло йде уздовж трубки (червона стрілка) туди, де його можна утилізувати з користю (ілюстрація Nenad Miljkovic, Evelyn N. Wang)

Вчені з Массачусетського технологічного інституту показали, що поєднання в одному пристрої вироблення електрики і тепла дозволяє отримати хорошу ефективність перетворення енергії сонячних променів при помірній ціні установки.

Автори називають свій винахід гібридної сонячної термоелектричної системою (HSTE). В її основі лежить відомий принцип роботи сонячних колекторів - труб, розташованих у фокусі параболічних дзеркальних жолобів.

Однак принцип цей був істотно змінений. Замість однієї трубки з теплоносієм тут під яскраве світло підставляється матрьошка з трубок, вкладених одна в іншу.

Проміння нагріває гарячу сторону термоелектричної пари, що виробляє струм (набір таких контактів формує основну трубу в наборі). А зайве тепло,

скидати з холодного спаю термопари, йде по внутрішній трубці в сторону і може бути застосовано для обігріву води в будівлі (гаряче водопостачання, опалення).

Відео: У пошуках ефективного використання сонячної енергії

Рані інженери і вчені пропонували отримувати від сонячних променів електроенергію і тепло відразу за рахунок різних комбінацій фотоелектричних осередків і машинних методів перетворення енергії (парові турбіни, стирлинги), але новатори з Массачусетського технологічного вважають, що термоелектричні пари - простіше і, головне, набагато дешевше.

І не біда, що ККД перетворення сонячного тепла в ток невисокий. У новій системі основною продукцією буде все ж теплова енергія, а електрику - додаткової.

Відео: Індія: як використовувати енергію сонця

Ключова деталь HSTE - термосифон, передає PhysOrg.com. Це сама внутрішня трубка в наборі. Вона містить рідину, яка міняє фазу, за рахунок чого відбувається пасивне (без застосування насоса) переміщення теплової енергії від ділянки з дзеркальним жолобом до тієї частини труби, де знаходиться теплообмінник-конденсатор.

Автори розробки - Евелін Ван (Evelyn Wang) і Ненад Мільковіч (Nenad Miljkovic) - мають намір в майбутньому побудувати більший зразок системи і випробувати його на якому-небудь будинку (фото Dominick Reuter).

Для перевірки своєї ідеї розробники HSTE використовували як комп`ютерне моделювання, так невеличкої лабораторну установку. Вони пробували на роль термоелектричних матеріалів теллурид вісмуту, телуриду свинцю, кремній і германій. А для стінок термосифона і робочої рідини всередині підбиралися свої пари: мідь-вода, нержавіюча сталь-ртуть, нікель-калій.

Дослідники показали, що оптимізуючи систему, її сумарну ефективність можна підняти до 52,6% при концентрації сонячних променів в 100 разів і нижній температурі циклу в 776 К.