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Un nuovo processo di conversione di energia solare potrebbe rinnovare il sistema di produzione

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Gli ingegneri di Stanford hanno scoperto come utilizzare simultaneamente la luce e il calore del sole per generare elettricità in un modo che potrebbe rendere la produzione di energia solare più di due volte più efficiente dei metodi esistenti e potenzialmente a buon mercato sufficiente per competere con il petrolio.

A differenza di tecnologia fotovoltaica attualmente in uso nei pannelli solari - che diventa meno efficiente al crescere della temperatura - il nuovo processo eccelle a temperature più elevate e questo è dovuto a un fotone a maggiore emissione termoionica, o Pete.
Questa è davvero una svolta concettuale, un nuovo processo di conversione energetica, non solo una nuova materia o un tweak leggermente diverso. I materiali necessari per costruire un dispositivo sono a buon mercato e facilmente disponibili. Solo dimostrando sperimentalmente è stato possibile far vedere che questo meccanismo fisico esiste, e funziona come pubblicizzato.

La maggior parte delle cellule fotovoltaiche, come quelle utilizzate in pannelli solari sul tetto, utilizza il materiale semiconduttore di silicio per convertire l'energia da fotoni di luce in energia elettrica. Ma le cellule possono utilizzare solo una porzione dello spettro di luce. Il calore non utilizzato dalla luce del sole e le inefficienze nelle cellule stesse rappresentano una perdita di oltre il 50 per cento dell'energia solare iniziale di raggiungere la cella.

Se questo spreco di energia termica in qualche modo potrebbero essere raccolto, le celle solari potrebbero essere molto più efficienti. Il problema è stato che le temperature elevate sono necessarie per sistemi di conversione di energia basate sul calore, ma l'efficienza delle celle solari decresce rapidamente a temperature più elevate.
Il gruppo di ricerca ha capito che da un pezzo di rivestimento di materiale semiconduttore con un sottile strato di cesio di metallo, è possibile avere il materiale in grado di utilizzare insieme luce e calore per produrre elettricità. Mentre la maggior parte celle solari al silicio sono stati resi inerti dal momento in cui la temperatura raggiunge i 100 gradi Celsius, il dispositivo PETE non ha raggiunto il picco fino a quando non è arrivato a ben oltre i 200 ° C.
Poiché PETE funziona in modo ottimale a temperature ben al di sopra di quello che un pannello solare sul tetto avrebbe raggiunto, i dispositivi che funzionano meglio sono i concentratori solari come antenne paraboliche, che possono arrivare a temperature come 800 ° C. I piatti vengono utilizzati in grandi aziende solari simili a quelle proposte per il deserto del Mojave in California meridionale e di solito prevedono un meccanismo di conversione termica come parte del loro design, che offre un'altra opportunità per PETE di contribuire a generare energia elettrica, nonché i costi di ridurre al minimo le ingrana con la tecnologia esistente.

Gli impianti fotovoltaici non ottengono mai abbastanza calore di scarto per essere utile nella conversione di energia termica, ma le alte temperature di PETE sono perfette per la produzione di calore di scarto utilizzabile ad alta temperatura. Si calcola che il processo di PETE può arrivare al 50 per cento di efficienza in più o solare a concentrazione, ma se combinata con un ciclo termico di conversione, potrebbe raggiungere il 55 o addirittura 60 per cento, quasi a triplicare l'efficienza dei sistemi esistenti.
Con il giusto materiale - probabilmente un semiconduttore come arseniuro di gallio, che è utilizzato in una miriade di elettrodomestici comuni - l'effettiva efficacia del processo potrebbe arrivare fino al 50 o 60 per cento hanno calcolato i ricercatori. Sono già studiando altri materiali che potrebbero funzionare. Un altro vantaggio del sistema PETE è che usandolo in concentratori solari, la quantità di materiale semiconduttore necessari per un dispositivo è abbastanza piccola.
Il costo dei materiali è stato uno dei fattori limitanti per lo sviluppo del settore dell'energia solare, in modo da ridurre la quantità di capitali di investimento necessari per costruire una fattoria solare è un grande anticipo. (da Physorg)

 

 

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