Інноваційні дослідження демонструють, що випромінюване інфрачервоне тепло Землі можна використовувати для виробництва електроенергії навіть після заходу Сонця. Дослідники досягли значного прориву в технології відновлюваної енергії, виробляючи електроенергію з так званої зворотної емісії сонячної енергії в нічний час
Команда з Сіднейської школи фотоелектричної та відновлювальної енергетики з Університету Нового Південного Уельсу (The University of New South Wales, UNSW), Сідней, Австралія, виробляла електроенергію з тепла, випромінюваного вночі у вигляді інфрачервоного світла, так само, як охолоджується Земля, випромінюючи вночі теплові промені в космос.
Рис. 1. Команда дослідників в інфрачервоному діапазоні, знята за допомогою інфрачервоної камери, використовувала таку саму напівпровідникову технологію для виробництва енергії з теплового випромінювання
Напівпровідниковий пристрій під назвою термовипромінювальний діод, що полібно окулярам нічного бачення, використовувався для вироблення енергії за рахунок випромінювання інфрачервоного світла.
Наразі кількість енергії, що виробляється на цьому етапі, дуже мала – приблизно в 100 000 разів менше, ніж від сонячної панелі, – але дослідники вважають, що результат можна покращити в майбутньому. Перший кремнієвий сонячний елемент мав лише близько 2% ефективності, але тепер сучасні елементи здатні перетворювати близько 23% сонячного світла в електрику.
«Використовуючи тепловізійні камери, ви можете побачити, наскільки є багато енергетичного випромінювання вночі, але тільки в інфрачервоному діапазоні, а не у видимому світлі. Ми зробили пристрій, який може генерувати електричну енергію з випромінювання інфрачервоного теплового випромінювання», – пояснив керівник групи, доцент Нед Екінс-Даукс, беручи до уваги енергію, яка потрапляє на Землю протягом дня у вигляді сонячного світла і зігріває планету. Вночі ця сама енергія випромінюється беспосередньо назад у космічний простір у вигляді інфрачервоного світла, яке може бути вловлено термовипромінювальним діодом, який, як доведено, здатний генерувати електроенергію.
«Фотовольтаїка, тобто пряме перетворення сонячного світла в електрику, є штучним процесом, який люди розробили для перетворення сонячної енергії в електричну. У цьому сенсі терморадіаційний процес подібний,» – додала доктор Фібі Пірс, одна із співавторок дослідження.
Рис. 2. Сідней в інфрачервоному діапазоні. Тепловізійна камера висвітлює кількість тепла, що випромінюється з гавані Сіднея та її околиць назад в атмосферу вночі
«Так само, як сонячний елемент може виробляти електрику, поглинаючи сонячне світло, що випромінюється дуже гарячим Сонцем, тепловипромінювальний діод виробляє електрику, випромінюючи поглинене ним інфрачервоне світло в більш холодне середовище. В обох випадках різниця температур – це те, що дозволяє виробляти електроенергію».
Комерціалізація та широке впровадження термовипромінювальної технології – у майбутньому, оскільки вона знаходиться на самому початку розвитку ідеї.
Одним з таких нових застосувань може бути живлення біонічних пристроїв, до прикладу – штучного серця чи кардіостимулятора, які зараз працюють від батарей, які потрібно регулярно замінювати. В принципі, енергію можна виробляти лише з тепла тіла, яке можна побачити через термокамеру. У подальшому ця технологія потенційно може зібрати цю енергію та відкинути потребу в батареях у певних пристроях – або допомогти їх заряджати.
Наразі терморадіаційні діоди мають відносно дуже малу потужність. Однією з проблем було фактично виявлення їх здатності генерувати електроенергію. Але теорія доводить, що ця технологія в кінцевому підсумку може виробляти з одиниці площі кількість енергії, співставну приблизно з 1/10 частини потужності комерційної сонячної батареї.
Це може бути дуже корисним для автономного отримання енергії в нічний час від ВДЕ, особливо для критично важливих пристроїв, що живляться від електрики.
Тим не менш, перед широким використанням цієї технології ще необхідно провести роки або навіть десятиліття дослідницької роботи.
Джерело: UNSW, Сідней, Австралія
Більше важливих статей і новин в Telegram-каналі та корисні відео на Youtube-каналі та у TikTok. Долучайтесь!
Переглянуто: 2 124 / 2022-06-02 08:44:51
