Термофотогальваника откроет новый путь использования солнечной энергии

Новое воплощение давно известной технологии — твердотельная термофотогальваника (ThermoPhotoVoltaics, TPV) — предоставит высокоэффективную альтернативу прямому преобразованию тепла от нагретого концентрированным солнечным излучением носителя в электроэнергию.

Данные компьютерного моделирования, представленные сотрудниками Технологического института Джорджии (Georgia Tech) в журнале Energy & Environmental Science, показывают, что высокотемпературное TPV-преобразование, в котором используется ИК-излучение от горячих поверхностей, однажды сможет конкурировать с турбинными системами комбинированного цикла.

TPV по принципу работы напоминает широко использующиеся солнечные батареи, только в электричество преобразуются фотоны не видимого, а инфракрасного диапазона. В научных кругах бытует мнение, что эффективность преобразования для TPV не может превышать 20% — это ниже, чем у других тепловых двигателей. Но Асеган Генри (Asegun Henry) из Georgia Tech полагает, что такие оценки недостаточно корректны, так как не включают в рассмотрение всей системы доставки тепла.

«Мы верим, что есть способ сделать такие TPV-элементы на порядок величины дешевле, чем турбины, преобразующие тепловую энергию в электричество», — заявил он.

Генри считает, что в комбинации с концентрированным солнечным освещением и жидкометаллическим (на базе металлургического кремния или кремний-алюминиевого сплава) теплоаккумулятором с рабочей температурой около 1300 °C эффективность системы TPV может достигать 65%, но достижение этой цели потребует долгосрочных исследований.

Ценовое преимущество теплового хранения энергии (Thermal Energy Storage, TES) по сравнению с электрохимическим, его высокая двусторонняя эффективность и очень долгое время эксплуатации сделают систему TPV/TES привлекательной для преобразования и аккумуляции энергии в инфраструктуре бытового электроснабжения.