Vědci slaví úspěch: Nejúčinnější termofotovoltaický článek využije teplo a přemění ho na elektřinu

Výzkumníci vytvořili nový termofotovoltaický článek (TPV), který přeměňuje teplo na elektřinu s účinností přes 40 %, což je výkon téměř srovnatelný s tradičními elektrárnami s parní turbínou. Tyto články mají potenciál pro použití v tzv. „termálních bateriích“, které spolehlivě vyrábějí energii bez pohyblivých částí.

Termofotovoltaické články fungují tak, že zahřívají polovodičové materiály natolik, že výrazně zvyšují energii fotonů. Při dostatečně vysokých energiích mohou tyto fotony vyrazit elektron přes tzv. „pásmovou mezeru“ materiálu a vyrábět elektřinu. Doposud dosahovaly články TPV pouze 32% účinnosti, protože pracují při nižších teplotách.

Vyšší teploty a lepší vlastnosti

Naproti tomu nová konstrukce od MIT a americké Národní laboratoře pro obnovitelnou energii (NREL) odebírá energii ze zdrojů tepla rozpálených na teploty mezi 1 900 až 2 400 stupňů Celsia. K tomu využívá kovové slitiny s „vysokou propustností“, které jsou umístěny nad slitinou s mírně nižší propustností.

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

Obrázek: Vědci slaví úspěch: Nejúčinnější termofotovoltaický článek využije teplo a přemění ho na elektřinu

Podle vědců se jedná o naprosto zásadní krok na cestě k rozšíření obnovitelných zdrojů energie a k dosažení plně dekarbonizované sítě. Foto: Se souhlasem MIT

Při měření účinnosti pomocí čidla tepelného toku tým zjistil, že výkon se mění v závislosti na teplotě. V rozmezí 1 900 až 2 400 stupňů Celsia vyráběla nová konstrukce TPV elektřinu s přibližně 40procentní účinností.

Žádné pohyblivé části

Tradiční parní turbíny mohou dosahovat stejné účinnosti, ale jsou kvůli pohyblivým součástkám mnohem složitější a omezené na nižší teploty. „Jednou z výhod polovodičových měničů energie je, že mohou pracovat při vyšších teplotách s nižšími náklady na údržbu, protože nemají žádné pohyblivé části,“ řekl MIT News profesor Asegun Henry. „Prostě tam jen leží a spolehlivě vyrábějí elektřinu.

V termální baterii určenou pro zapojení do tradiční sítě by systém absorboval přebytečnou energii z obnovitelných zdrojů (sluneční, větrné a vodní), a ukládal by ji do silně izolovaných bank žhavého grafitu. V případě potřeby by pak články TPV mohly toto teplo přeměnit na elektřinu a poslat ji do elektrické sítě. Experimentální článek měl pouhý centimetr čtvereční, takže tým by ho musel zvětšit na zhruba 930 metrů čtverečních, aby mohl dodávat energii na úrovni sítě, ale technologie pro vytvoření článků v takovém měřítku již existuje, poznamenává Henry.

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

Zdroj: MIT

Odebírat
Upozornit na
guest
7 Komentářů
nejstarší
nejnovější nejlépe hodnocené
Inline Feedbacks
View all comments
Kalfa

Jen drobná poznámka skeptika : Jak se z OZE dokáže vyzískat teploty 2,4 tisíce stupňů ???

Jakub

No to je přece ta přebytečná energie vznikající při získávání energie z OZ, ne asi?! Vždyť je to tam jasně napsané, čtěte pořádně. A pak se ukládá do žhavého a zaizolovaného grafitu, který se přirozeně všude na povrchu vyskytuje a bezúčelně povaluje, no ne?. Konečně to někoho napadlo propojit drátama… Číst více »

eM.

Jo, ale ohřev nebude mít 100% účinnost, že ne? Těch udávaných 40% nebude tak docela pravda. Navíc to má jen 500 stupňů ‚buffer‘, to žádná závratná kapacita taky nebude. S účinností Li-Ion baterií se to nedá vůbec srovnávat. Do budoucna to má potenciál třeba u fůzních reaktorů, ale ukládání energie… Číst více »

Jakub

Pardon, to byl jen sarkasus, nějak mne články s podobnou informační hodnotou, už začínají….bavit. Každopádně ohřev, dle mého názoru, je asi nejúčinnější přeměna el. energie, vezmeme-li v potaz, že teplo je nejčastější odpadní produkt při směně energie – nebo se mýlím? Elektrokotel má teoreticky 100% účinnost. Dle čeho soudíte, že… Číst více »

Ota

moc bych to neresil, je to v poslednim odstavic .. opet koncept – papirovy hodnoty, kterz se cas ukazou jako neproveditelna vec … a yapomene se na to jako na plno dalsich

scipio

Jak v celém procesu působí světlo, když se to nazývá termofotovoltaický článek? Jaká je tedy úloha světla a kudy k polovodivé vrstvě proniká? To mi nějak v popisu chybí. Ze kterého prstu autor čerpal tyto vědecké informace?

ficus

Tak to je zas článek o jitrnicích co svět neviděl….

Obrázek: Letadla bez pilotů: Airbus sází na umělou inteligenci
Letadla bez pilotů: Airbus sází na umělou inteligenci
Obrázek: Česká umělá inteligence dobývá vesmír. Analyzovat satelitní snímky dokáže i mimo Zemi
Česká umělá inteligence dobývá vesmír. Analyzovat satelitní snímky dokáže i mimo Zemi
Obrázek: Kvalitativní vs. kvantitativní analytika aneb proč je důležité mít obojí
Kvalitativní vs. kvantitativní analytika aneb proč je důležité mít obojí
Obrázek: Telefon s tabletem uvnitř: Nový Galaxy Z Fold4 je levnější a výkonnější
Telefon s tabletem uvnitř: Nový Galaxy Z Fold4 je levnější a výkonnější
Obrázek: Přečtěte si příchozí zprávu, aniž by to kdokoliv věděl
Přečtěte si příchozí zprávu, aniž by to kdokoliv věděl
Obrázek: Jak zmizet z internetu beze stopy?
Jak zmizet z internetu beze stopy?
Obrázek: Preferujete kancelář? Jak na práci z domova, i když ji nechcete
Preferujete kancelář? Jak na práci z domova, i když ji nechcete
Obrázek: Jak přenést WhatsApp do nového telefonu? S Googlem i bez něj
Jak přenést WhatsApp do nového telefonu? S Googlem i bez něj