Студът на Вселената помага за генериране на енергия

Учени експериментално са демонстрирали възможността за получаване на електричество, използвайки разликата в температурите на Земята и космоса. Те са използвали ефекта на отрицателното осветяване, който в известен смисъл е противоположен на получаването на енергия в слънчевите панели. Като резултат от експеримента, физиците са успели на генерират мощност 64 nW/m². Това е изключително малко, но все пак забележимо и е значително по-малко от теоретическите параметри на метода, пишат авторите в списание Applied Phisics Letters.

Стандартният вариант на слънчевите батерии е фотодиод, полупроводников прибор, генериращ електрически ток от облъчването с фотони от източник с по-висока температура. Но може ли в известен смисъл да се реализира и обратна схема? При нея фотодиодът с по-висока температура ще взаимодейства чрез излъчване със студена повърхност. В този случай казват, че диодът се намира в състояние на обратно осветяване. Преди няколко години физиците доказаха, че при идеални условия и поглъщане в тесен диапазон, ефективността при получаване на енергия се стреми към максималния коефициент на полезно действие, определящ се по теоремата на Карно.
В общия случай енергия може да се генерира, когато имаме поток на топлина от тяло с по-висока температура към тяло с по-ниска. В традиционния случай това се случва при превръщането на енергията , излъчвана от горещото Слънце в електрическа енергия на повърхността на по-студената Земя. Но също така може да се използва излъчването на самата Земя, като по-студеното тяло ще е останалата Вселена, средната температура , на която се определя от фотоните на реликтовото излъчване и е равно приблизително на 2,7К.
Използвайки инфрачервеното излъчване на телата на Земята , потенциално може да се създаде източник на възобновяема енергия, работещ на същите принципи като слънчевите панели, но работещ нощем. В работата на екипа Шанхуй Фан (Shanhui Fan) от Станфордския университет за пръв път експериментално се демонстрира получаването на електрическа мощност при помощ на фотодиод, насочен към нощното небе. „ Ние експериментално демонстрирахме генериране на електрическа енергия направо от студа във Вселената”-пишат учените.

Авторите са използвали излъчване на дълги вълни между 8 и 13 µm, за които атмосферата е прозрачна. В резултат на експериментите им се удало да регистрират генериране на електрическа мощност около 65 nW/m² . Ефективността на преобразуването на енергията била 2,3х10¯⁵ %. Такова скромно значение физиците обясняват с параметрите на използвания диод и прозрачността на атмосферата, а така също и паразитните ефекти.
Екипът е разработил и теоретически модел, отчитащ загубите в атмосферата и не идеалността на диода. С негова помощ учените стигнали до извода, че теоретическата граница за подобни съоръжения е мощност около 4 W/m², тоест милион пъти повече от демонстрираното в тази работа. Въпреки че това е значително по-малко от генериращите възможности на съвременните слънчеви панели, които са в рамките на 100-200W на квадратен метър, получаваното с помощта на отрицателното осветяване, електричество може да е достатъчно за захранване на много прибори, работещи нощем.

Източник