Revoluční objev: anti-solární panely vyrábí elektřinu ve dne i v noci
Zní to jako vtip. Slunce přeci v noci nesvítí, takže běžné fotovoltaické panely nemohou vyrábět elektřinu. Jenže nový objev vědců z Kalifornské univerzity přináší revoluční změnu.
Martin Prax
6. 2. 2020
Jeremy Munday, profesor na Katedře elektrotechniky a informatiky Kalifornské univerzity a jeho doktorand Tristan Deppe přišli se speciálně navrženým fotovoltaickým článkem, který by mohla za ideálních podmínek v noci vyrobit až čtvrtinu energie, jakou dodá běžný solární článek na metr čtvereční. Fotovoltaika by v tomto konceptu fungovala na “obráceném” principu: Země by byla využita jako zdroj tepla a noční obloha jako chladič. Jde tedy o takzvaně termoradiční fotovoltaiku pracující s konceptem radiačního chlazení. Vyřazují teplo do okolí.
“Uvažovali jsme, co když vezmeme takové zařízení, vložíme ho do teplé oblasti a namíříme jej na oblohu,“ říká profesor Munday. Přesněji pak k principu “antifotovoltaického” článku vysvětlil: “Objekt, který je ve srovnání s okolím horký, bude vyzařovat teplo jako infračervené světlo. Konvenční solární článek je chladný ve srovnání se sluncem, takže jej absorbuje. Vesmír je velmi chladný, takže pokud máte teplý předmět a nasměrujete ho na oblohu, bude k němu vyzařovat teplo. Lidé používají tento jev pro noční chlazení po stovky let.”
Klasický solární článek vyrábí energii absorbováním slunečního světla, které způsobuje, že se v zařízení objeví napětí a začne protékat proud. V nočních solárních panelech je naopak emitováno světlo a proud a napětí jdou opačným směrem, ale stále platí princip, že vyrábí energii. "Musí se použít různé materiály, ale fyzika je stále stejná," říká profesor Munday.
Podle autorů zařízení by měl tento solární článek fungovat i ve dne. Pouze by bylo třeba odstínit přímé sluneční paprsky nebo jej namířit do Slunce. Výhodou takového řešení je především kontinuální produkce elektřiny, takže by mohly doplnit běžné solární články právě nepřetržitou výrobou.
Termoelektrické generátory
Termoelektrické generátory jsou polovodičová zařízení v pevné fázi, která převádějí teplotní rozdíly a tok tepla na užitečný zdroj stejnosměrného proudu. Polovodičová zařízení termoelektrického generátoru využívají Seebeckův efekt k vytváření napětí. Tento princip je známý již od 18. století.
Pro termoelektrické generátory se běžně používají tři materiály: telurid bismutu (Bi2Te3), telurid olova (PbTe) a germanium křemičité (SiGe).
Na využití termodynamických generátorů v praxi pak pracují také vědci ve Stanfordu. Také oni zkoumají možnost využití zařízení, které vyzařují teplo do vesmíru k výrobě energie. “Naše technologie spojuje studenou stranu termoelektrického modulu s povrchem orientovaným na oblohu, který vyzařuje teplo do chladného vesmíru a jeho horkou stranu zahřívá okolní vzduch, což umožňuje výrobu elektřiny v noci," uvádí ke svému výzkumu. Zatím umí vyrobit desetiny miliwattů z metru čtverečního, což je dost energie, které stačí pro rozsvícení LED osvětlení. Nyní zkoumají cesty, jak zvýšit produkci energie o několik řádů nahoru.
Zdroje: