Jego przeznaczeniem jest zamiana promieniowania cieplnego w energię elektryczną. O ile jednak takie zadanie realizowano już wcześniej, tak w nowym wydaniu intryguje coś innego: imponująca wydajność całego procesu. To właśnie ona osiągnęła tak wysoki poziom, że wykroczyła poza teoretyczne ograniczenia.
Czytaj też: Zbudują największą elektrownię atomową. Energetyczne wyzwolenie na horyzoncie
Ciepło odpadowe jest zaskakująco wszechobecne. Aż ⅔ zużywanej energii może uciekać do otoczenia w formie ciepła, dlatego jego odzyskiwanie byłoby prawdziwą rewolucją. Właśnie z tego względu naukowcy pracują nad technologiami, które mogłyby pozwolić im na odzyskanie części tej zmarnowanej energii cieplnej, dzięki czemu można byłoby pozyskać dodatkową elektryczność.
Dotychczasowe próby realizacji tego celu były ograniczane przez prawo promieniowania cieplnego Plancka. Za jego sprawą dostępna energia cieplna, którą można pozyskać ze źródła o wysokiej temperaturze w dowolnej temperaturze jest ograniczona. W świetle ostatnich osiągnięć amerykańskich inżynierów, którzy osiągnęli wyższą od dotychczasowej gęstość mocy, wcześniejsze założenia muszą zostać zrewidowane.
Zaprojektowane przez naukowców ze Stanów Zjednoczonych urządzenie termofotowoltaiczne zapewnia nieosiągalną do tej pory gęstość mocy. Dzięki niemu można wytwarzać energię elektryczną z ciepła odpadowego
W zakresie gęstości mocy doszło do dwukrotnej poprawy, a wykorzystane w tym celu urządzenie jest na tyle małych rozmiarów, że mogłoby zmieścić się w dłoni. Konwencjonalne urządzenia termofotowoltaiczne wykorzystują próżnię lub komorę wypełnioną gazem, która znajduje się między źródłem ciepła a ogniwem fotowoltaicznym. Niestety, element ten może potęgować utratę energii i obniżać końcową wydajność.
Kluczem do zwalczenia tego problemu było wdrożenie innego rozwiązania, w postaci kanału o wysokiej gęstości mocy, który umożliwia falom cieplnym przemieszczanie się przez urządzenie bez utraty wytrzymałości. Zarazem prowadzi to do wzrostu wydajności i zwiększa moc wyjściową nawet przy niższych od dotychczasowych temperaturach. Nowa konstrukcja jest przy tym relatywnie tania w produkcji, ponieważ wykorzystuje łatwo dostępne materiały, takie jak szkło.
Czytaj też: Amerykanie zatrzęsą światem dzięki nowemu złożu. 40 milionów ton zmieni rynek energii
Stosując alternatywne materiały członkowie zespołu badawczego mogliby osiągnąć jeszcze lepsze efekty, ponieważ mówi się o nawet 20-krotnym wzroście gęstości mocy. O ile wcześniej konieczne były temperatury rzędu 1500-2000 stopni Celsjusza, tak teraz można działać już przy wartościach na poziomie 1000 stopni Celsjusza. Z tego względu istnieje możliwość wdrożenia tej technologii w kontekście zastosowań przemysłowych. Artykuł na ten temat jest dostępny na łamach Energy & Environmental Sciences.