Um novo sistema de colheita solar bate recordes

Um professor da Universidade de Houston relata um novo tipo de sistema de coleta de energia solar chamado termofotovoltaico (STPV) que está quebrando o recorde de eficiência de todas as tecnologias existentes. E não menos importante, abre caminho para o uso energia solar 24/7.

As células fotovoltaicas que convertem a luz solar diretamente em energia percorreram um longo caminho. No entanto, com toda a pesquisa, história e ciência por trás disso, há limites para a quantidade de energia solar que pode ser coletada e usada – já que sua produção é limitada apenas à luz do dia.

Bo Zhao, professor da Universidade de Houston, continua sua busca histórica apresentando um novo tipo de sistema de coleta de energia solar que quebra o recorde de eficiência de todas as tecnologias existentes. E não menos importante, abre caminho para o uso de energia solar 24 horas por dia, 7 dias por semana.

Zhao disse: “Com nossa arquitetura, a eficiência da coleta de energia solar pode ser melhorada até o limite termodinâmico”. Zhao, Kalsi professor assistente de engenharia mecânica e seu aluno de doutorado Sina Jafari Ghalekohneh relataram suas descobertas na revista Exame físico aplicado. O limite termodinâmico é o máximo absoluto teoricamente possível da eficiência de conversão da luz solar em eletricidade.

Como funciona?

A fotovoltaica solar térmica tradicional depende de uma camada intermediária para adaptar a luz solar para uma melhor eficiência. A parte frontal da camada do meio (o lado voltado para o sol) é projetada para absorver todos os fótons vindos do sol. Desta forma, a energia solar é convertida em energia térmica do interlayer e aumenta a temperatura do interlayer.

Mas o limite de eficiência termodinâmica dos STPVs, que há muito é entendido como o limite do corpo negro (85,4%), ainda está bem abaixo do limite de Landsberg (93,3%), o limite máximo de eficiência para a captação de energia solar.

Zhao explicou: “Neste trabalho, mostramos que o déficit de eficiência é causado pela inevitável emissão de retorno da camada intermediária em direção ao sol, resultante da reciprocidade do sistema. Propomos sistemas STPV não recíprocos que usam uma camada intermediária com propriedades radiativas não recíprocas. Essa camada intermediária não recíproca pode suprimir substancialmente sua emissão de retorno em direção ao sol e canalizar mais fluxo de fótons em direção à célula.

“Mostramos que, com essa melhoria, o sistema STPV não recíproco pode atingir o limite de Landsberg, e os sistemas STPV práticos com células fotovoltaicas de junção única também podem experimentar um aumento significativo na eficiência”, disse ele.

Além de maior eficiência, os STPVs prometem compacidade e despacho (a eletricidade pode ser programada sob demanda de acordo com as necessidades do mercado).

Em um cenário de aplicação importante, os VTPVs podem ser acoplados a uma unidade de armazenamento de energia térmica econômica para gerar eletricidade 24 horas por dia, 7 dias por semana.

“Nosso trabalho destaca o grande potencial de componentes fotônicos térmicos não recíprocos em aplicações de energia. O sistema proposto oferece uma nova maneira de melhorar significativamente o desempenho dos sistemas STPV. Isso pode abrir caminho para a implementação de sistemas não recíprocos em sistemas STPV práticos atualmente usados ​​em usinas de energia”, disse Zhao.

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Como exercício intelectual, é um trabalho elegante que mostra onde buscar mais eficiência. Este é um caso forte para termofotovoltaicos solares não recíprocos. Mas eles ainda não foram projetados e fabricados.

Talvez este trabalho acione o progresso. 93. +% é definitivamente algo para se procurar. E esta “unidade de armazenamento de energia térmica econômica” também precisará de trabalho.

Por Brian Westenhaus via Nova energia e combustível

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