Как и люди, солнечные панели не работают оптимально в перегретом состоянии. Исследователи нашли способ «сделать потными» эти панели, то есть охладить эти устройства, одновременно увеличивая их производительность.
Сегодня мы можем генерировать более 600 гигаватт электроэнергии по всему миру из солнечной энергии, что покрывает три процента мирового спроса на электроэнергию — ожидается, что количество электричества от солнечных панелей увеличится в пять раз в течение следующего десятилетия. Однако солнечный элемент работает с довольно низкой эффективностью, то есть он преобразует небольшой процент солнечной энергии в электрическую энергию: теоретический максимальный КПД устройств на основе кремния составляет 29,3 процента. (Сотрудники Центра Гельмгольца в Берлине включили органические слои в солнечные элементы, которые преобразуют солнечный свет в фотоны высокой энергии.
Однако типичные кремниевые элементы преобразуют только двадцать процентов энергии Солнца в электричество. Большая часть оставшейся солнечной энергии будет тепло, которое может нагревать панели до 40 градусов по Цельсию. Однако чем выше 25 градусов по Цельсию, чем теплее панель, тем больше снижается ее эффективность. Несколько десятилетий назад было показано, что охлаждение солнечных батарей водой является эффективным методом против перегрева. Сегодня некоторые компании также продают системы водяного охлаждения, но они требуют большого количества воды (и резервуаров для хранения), трубопроводов и насосов. Это решение мало используется в засушливых регионах и странах с неразвитой инфраструктурой.
«В области, где инженеры приветствуют увеличение эффективности преобразования энергии на 0,1%, каждый маленький шаг вперед является огромным достижением», — говорит Цзюнь Чжоу, ученый в Университете науки и технологии Хуачжун. В 1990-х годах исследователи разработали материалы, которые изолируют и преобразуют влажность воздуха в питьевую воду. Если эта технология как-то связана с солнечными батареями, то нет необходимости во внешнем источнике воды. Есть большие надежды на специальные гели, которые поглощают водяной пар ночью, когда воздух прохладный, а влажность высокая. В геле смесь углеродных нанотрубок и соли хлорида кальция, которая притягивает воду, помещается в полимер, водяной пар конденсируется в капли.
Пэн Ванг, инженер-эколог из Гонконгского политехнического университета, и его коллеги прижали гель толщиной в сантиметр к задней панели солнечных батарей. В течение дня они воображают, что вода, захваченная из геля накануне вечером, испаряется, отводя тепло от солнечного элемента. (Испаряющаяся вода охлаждает солнечный элемент, так как испаряющийся с нашей кожи пот охлаждает нас.) Количество геля зависит, прежде всего, от влажности окружающей среды. В пустынной среде с влажностью тридцать пять процентов один квадратный метр солнечного элемента был охлажден одним килограммом геля до желаемой температуры, в то время как в туманной области с влажностью восемьдесят процентов требовалось только 0,3 килограмма геля на квадратный метр. «Оба решения снизили температуру солнечного элемента на десять градусов, в то время как производство электроэнергии в охлаждаемых панелях увеличилось в среднем на 15 и 19 процентов», — цитирует Ванг.
Поэтому улучшение является очень значительным, но в то же время необходимо найти решение против дождя, которое может растворить соль хлорида кальция в геле, тем самым уменьшая его способность привлекать воду. Ванг и его коллеги уже работают над гелем второго поколения, эффективность которого также не уменьшается из-за осадков. Специалисты также работают над улавливанием воды, которая испаряется из геля. Кстати, захваченная вода может быть использована не только для охлаждения, но и для удаления пыли, которая накапливается на солнечных панелях — загрязнение поверхности также значительно снижает производительность солнечных панелей.
источник публикации: Magyar Nemzet
дата публикации 14.05.2020
