Ученые решили проблему перегрева солнечных панелей

Сегодня более 3% от мирового спроса на электроэнергию обеспечивает именно энергия солнца, а это — 550 ГВт мощности. К 2040 году ожидается рост доли солнечной электроэнергии в пять раз.

Мировые производители используют кремний для изготовления солнечных панелей, но его КПД едва достигает 25% от той энергии Солнца, которая попадает к ним. Другая часть фотонов преобразуется в тепло, которое может нагревать панели до 40°C, пишет Tokar.ua.

Заметим, что после температуры, превышающей 25°C, с каждым дополнительным градусом эффективность панели снижается. Учитывая масштабы современных солнечных ферм, даже несколько процентов дополнительного КПД станут добрым экономическим благом.

Итак, исследователи университета Хуажон доказали, что этого можно достичь благодаря системам водяного охлаждения. Конечно, такие системы уже давно существуют на рынке, однако требуют незаурядной инфраструктуры вокруг: от резервуаров и источников воды к водопроводу и помпы.

Для решения проблемы ученые построили прототип устройства для сбора атмосферной воды. Материалы, которые могут поглощать водяной пар и конденсировать его в жидкую воду — главные элементы технологии.

Одним из таких материалов является гидрогель, который активно поглощает водяной пар ночью, когда воздух прохладный, а влажность повышена. Он состоит из углеродных нанотрубок в полимерах, которые помогают пару конденсироваться в жидкие капли, содержащихся внутри. Когда наступает утро, а температура повышается, гидрогель начинает выделять пар. Но если его покрыть пластиком, выпущенный пар конденсируется обратно в жидкое состояние и стекает в резервуар.

Эту технологию исследователи решили применить для охлаждения солнечных батарей. Для этого они прижали сантиметровый лист гидрогеля снизу панели. По расчетам, в течение дня гель отводить тепло от панели, испаряя ночную воду из нижней части. Эти испарения будут охлаждать панель подобно тому, как пот на нашей коже охлаждает тело.

Оказалось, что в зависимости от среды, требуется разное количество гидрогеля — в пустыне на 1 м2 панелей надо килограмм гидрогеля, а вот участок с 80% влажностью требует втрое меньше.

В любом случае, результат на батареи — температура панелей упала на 10°C и увеличила КПД в среднем на 17%. Как говорят исследователи, на открытом воздухе ветер усиливает охлаждающий эффект. А значит, нам не придется долго ждать развития солнечной энергетики.

Смотрите также:

Читайте далее: 5 изобретений NASA, которые мы используем на Земле.