Австралийские учёные покорили очередную высоту в солнечной энергетике. С помощью новой конструкции приёмника им удалось преобразовать энергию солнечного света в пар с рекордной эффективностью в 97%!
Возобновляемые источники энергии, в виду своей потенциальной экономичности и относительной безопасности для окружающей среды, продолжают интенсивно осваиваться людьми. В частности, фотоэлектрической солнечной панелью (в народе "солнечной батареей") уже давно никого не удивишь. Она поглощает солнечный свет и преобразует его в электричество. Но есть и другие похожие способы эксплуатации Солнца, эффективность которых может быть как минимум не хуже при меньшей стоимости.
Речь идёт о гелиотермальной энергетике. В данном случае техника преобразует солнечный свет в водяной пар (не напрямую, конечно же).
Обычная рабочая установка в этом случае представляет собой концентратор энергии нашей звезды. Она включает в себя отражающую поверхность большой площади, которая фокусирует свет на приёмнике. Внутри него находится вода. В процессе концентрации энергии она разогревается (то же самое происходит, если использовать лупу и солнечный луч). Жидкость в итоге превращается в пар, который приводит в действие турбину, вырабатывающую электричество.
Одной из проблем такого преобразования является потеря тепла в процессе нагрева воды, что приводит к заметному снижению эффективности системы. Команда исследователей из Австралийского национального университета во главе с доктором Джоном Пайем (John Pye) взялась решить технологическую задачу, изменив конструктивные особенности приёмника.
Деталь эта похожа по форме на шляпу-цилиндр, причём её широкие поля располагаются вокруг нижней части — здесь же проходят трубы с водой. Внутри "шляпы" находится узкая полость, куда выходят трубы. Отражающая панель фокусирует на них солнечный свет и разогревает воду до 500 ˚С. В момент максимального нагрева пар оказывается в самой глубокой части цилиндра, что предотвращает пресловутые потери тепла. Если ему всё же удаётся ускользнуть, то оно поглощается трубами с водой. Итоговая эффективность такого преобразователя оказалась равной 97%, то есть потери были снижены в два раза.
Ещё в самом начале работ учёные создали компьютерную модель своей установки. "Когда программа спрогнозировала нам высокую эффективность, которой может достичь наша конструкция, мы слегка забеспокоились, — рассказывает доктор Пай в пресс-релизе университета. – Но когда мы построили установку и проверили её эффективность, мы были просто поражены".
Важным моментом работы была калибровка установки. Температура нагрева при концентрации солнечной энергии столь высока, что при неточной установке приёмника можно было бы с лёгкостью его повредить. В итоге систему первоначально "обкатывали" при свете полной луны.
Авторы также отмечают, что разработанное ими решение может существенно снизить итоговую стоимость электричества, полученного таким способом, что позволит ему быть вполне конкурентно способным на современном энергетическом рынке. Кроме этого, важным преимуществом является и то, что запасённой в течение светового дня энергии хватит для бесперебойного функционирования преобразователя и в тёмное время суток.
