Уникално хибридно устройство за генериране на електричество и съхраняване на топлинна енергия подобрява значително ефективността
Международен изследователски екип, ръководен от учени от Политехническия университет на Каталуния (UPC), е създал уникално хибридно устройство, което съчетава фотоволтаичен панел и устройство за съхранение на енергия. При това е постигната висока ефективност без използването на дефицитни и скъпи материали.
Силициевите соларни панели оказаха значително влияние върху развитието на енергийния пазар. Благодарение на непрекъснатите подобрения на технологиите, цената на слънчевите панели спадна с 90 процента през последното десетилетие. Устройствата, базирани на силиций, са много ефективни при преобразуването на слънчевата светлина в електричество, но за съжаление те както и преди са склонни към прегряване, което води до намалена ефективност.
Съвсем наскоро в списание Joule беше публикувана научна статия, описваща разработен от международен екип от британски, шведски и испански учени нов прототип хибридно устройство, чрез което се решават няколко важни проблема при преобразуването и съхранението на слънчевата енергия и по този начин се гарантира по-ефективна и устойчива работа на системата. От една страна се решава проблемът с ефекта от слънчевата радиация, който повишава температурата на панела и – донякъде парадоксално – намалява ефективността на фотоволтаичните клетки с 10-25%, а от друга – проблемът с настоящите технологии за съхранение на енергия, такива като акумулаторните батерии, които се изготвят от скъпи и неекологични материали.
Екипът твърди, че чрез тяхната разработка се решават и двата проблема, като същевременно се максимизира използването на слънчевата енергия и се постига висока ефективност при преобразуването и съхранението на слънчевата енергия. По техните думи те са създали първото в света хибридно устройство, което съчетава силициеви соларни клетки с иновативно устройство за съхранение на молекулярна топлинна енергия, което те са нарекли MOST (molecular solar thermal (MOST) energy storage system).
MOST съдържа органични молекули, които при облъчване с ултравиолетова светлина претърпяват химическа трансформация и съхраняват тази енергия за по-късна употреба. Това, което прави системата уникална е, че тези молекули също така осигуряват охлаждане на фотоволтаичните клетки, действайки като оптичен филтър и блокирайки фотоните, които обикновено причиняват нагряването и намаляват производителността. Така устройството позволява както генерирането на електричество, така и съхраняването на химическа енергия.
За разлика от други технологии, които разчитат на дефицитни материали, системата MOST използва обичайни елементи като въглерод, водород, флуор, кислород и азот, като по този начин предлага по-устойчива алтернатива на традиционните методи за съхранение на енергия.
При експерименталните тестове е постигната рекордна ефективност на съхранение на молекулярна топлинна слънчева енергия от 2,3%. Интегрирането на хибридната система позволява да се намали температурата на фотоволтаичните клетки с 8 ⁰C, като по този начин се намаляват загубите от прегряване и се увеличава ефективността на 12,6%, а сумарната ефективност на цялото хибридно устройство на 14,9%.
Доказано е, че MOST издържа над 1000 цикъла на зареждане/разреждане с минимална деградация, което означава, че системата може да работи непрекъснато за дълги периоди от време.
Въпреки че предстои много работа по оптимизирането на устройството, учените са уверени, че комбинирането на фотоволтаична енергия с молекулярно съхранение на топлина не само ще подобри енергийната ефективност, но също така ще помогне за намаляване на зависимостта от изкопаеми горива и минимизирането на въздействието върху околната среда, свързано с други форми за съхранение на енергия , такива като скъпите и неекологични акумулаторни батерии.
