У солнечных элементов есть слабое место: чем ярче солнце, тем сильнее они нагреваются, а горячие элементы теряют эффективность. Проект NANOSPLIT, финансируемый ЕС, нашёл способ это обойти – гибридные наножидкости из пластинок оксида цинка и золотых наночастиц, которые работают как умные световые фильтры. Часть солнечного света превращается в электричество, а остальное становится полезным теплом для горячей воды или отопления помещений – и в конце ты можешь проверить, как используешь энергию.
Проект NANOSPLIT, финансируемый ЕС, начался в 2021 году с целью усовершенствовать концентрированные фотоэлектрические-тепловые (PV-T) системы. Эти гибридные конструкции одновременно вырабатывают электричество и высокотемпературное тепло.
Они работают так: линзы или зеркала концентрируют солнечный свет на небольшой площади солнечного элемента, а избыточное тепло, возникающее при этом, улавливается, а не пропадает впустую.
У традиционных PV-T систем есть слабое место. При высокой интенсивности солнечного излучения растёт и температура – а горячие фотоэлектрические элементы теряют эффективность.
NANOSPLIT решил эту задачу, создав спектральные разделители на основе наножидкостей. Они фильтруют приходящий солнечный свет: наиболее полезные длины волн направляют к солнечным элементам, а неиспользуемые, образующие тепло, поглощают. Затем это тепло можно использовать в тепловых системах, например для горячего водоснабжения или отопления помещений.
Прорыв проекта – в гибридных наножидкостях из пластинок оксида цинка и золотых наночастиц. Вместе они работают как умные световые фильтры.
Внутри фильтра солнечный свет делится на два пути:
Короче говоря, каждая часть солнечного спектра попадает туда, где она полезнее всего, а не теряется в элементах как нежелательное тепло.
Команда представила свои результаты на конференции ECOS 2024 на Родосе в Греции. Обмен результатами на международной встрече – важный шаг для любой новой энергетической технологии, ведь он выносит идею на суд других специалистов, работающих над похожими задачами.
NANOSPLIT завершился в 2023 году, но на этом история не закончилась. Команда сотрудничает с европейскими и индийскими партнёрами над дальнейшей разработкой.
Одно из направлений исследований посвящено наножидкостям из углеродных точек, которые можно «настраивать» на определённые длины волн света. В то же время Solar Flow, дочерняя компания Имперского колледжа Лондона (Imperial College London), изучает промышленное применение тепла более высокой температуры.
Это показывает, как исследовательский проект может одновременно открыть несколько новых направлений: новые материалы в лаборатории и компания, рассматривающая промышленное применение.
Христос Маркидес (Christos Markides), координатор проекта из Имперского колледжа Лондона, подводит итог: «NANOSPLIT успешно показал, как современные оптические и тепловые решения открывают путь к солнечным технологиям нового поколения».
Для студентов физики, материаловедения или энергетической инженерии NANOSPLIT – хороший пример того, как оптика, химия и термодинамика соединяются в одном устройстве.
Гибридные PV-T системы уже превосходят отдельные фотоэлектрические или солнечные тепловые системы, потому что их общая эффективность выше. Разделив спектр, NANOSPLIT усилил это преимущество ещё больше: используется весь солнечный спектр, а элементы остаются при более низкой температуре.
NANOSPLIT нашёл способ обойти главную слабость концентрированных PV-T систем: перегрев солнечных элементов. Его гибридные наножидкости из пластинок оксида цинка и золотых наночастиц расщепляют солнечный свет: видимый и ближний инфракрасный направляют к элементам, а ультрафиолетовые и инфракрасные длины волн – к тепловым компонентам. Проект завершился в 2023 году, а работа над наножидкостями из углеродных точек и промышленным применением тепла продолжается.
5 вопросов · одна минута
English
Čeština
Deutsch
Español
Français
Magyar
Italiano
Polski
Português
Русский
Slovenčina
Türkçe
Українська
العربية
中文