混合Solar-Energy-Harvesting解决方案

文章作者:M. Di Paolo Emilio

集成系统同时收集和存储太阳能,低损耗,在任何情况下24/7电力。

休斯顿大学的研究人员设计了一种能有效捕获太阳能并将其存储起来供物联网和工业物联网应用使用的设备。与使用光伏技术直接发电的太阳能电池板和太阳能电池不同,这种混合装置利用分子能量和潜热积累的物理原理,使能量的收集和存储成为一个全天候的过程,解决了目前太阳能产品的一个主要缺点。

研究人员用降冰片二烯-四环烷(NBD-QC)作为分子存储材料(MSM)合成了该装置。降冰片二烯-四环烷是一种比能高、存储时间长的有机化合物,通过二氧化硅气凝胶与局域相变材料(L-PCM)分离,以保持必要的工作温度差异。

储存太阳能的一般办法是在小型和大型装置中使用电池和光伏系统。需要存储的不仅仅是电力:能源转型的一个同样有用的方面是捕获和存储太阳能的能力。然而,这一目标并不是那么容易实现的,尤其是如果你需要一个可以长期保温的系统。

近年来,这一挑战刺激了一个新的研究方向,致力于创造按需太阳能存储。这些系统的关键仍然是效率。休斯顿研究人员的开发因此可能会推动热电池领域的决定性变化。

非常高效。收获以及太阳能热能的储存对于利用到达地球表面的丰富太阳辐射至关重要。今天的系统使用昂贵的光学浓度高的材料,导致高热量损失。

新设备基于一种混合模式,使用白天的热量定位,在小规模下提供73%的收集效率,在大规模下提供约90%的收集效率。特别是在晚上,混合系统储存的能量能以80%的效率回收,温度也比白天高,这使它与其他最先进的系统区别开来发表在12月的《焦耳》杂志上。

经典的硅光伏系统被认为是一项成熟的技术,正在接近其理论性能极限,尽管仍在不断改进。目前,人们对双面太阳能板很感兴趣,这种太阳能板不仅从太阳中获取能量,还间接从反照率中获取能量——岩石、沥青或其他表面反射的光。

然而,诸如太阳能和风能等可再生能源的一个长期缺点是它们的间歇性,这就要求使用电池安全地、经济地储存所产生的电力,以便在需要时使用。休斯敦大学的研究人员说,他们的方法可以消除大规模采用太阳能的障碍,使太阳能在任何季节和任何天气条件下(图1和图2)。

图1:休斯顿大学研究人员的混合系统的化学结构(来源:利用分子和相变混合材料收集和存储全光谱太阳能e,第三卷,第12期)

图2:新系统的图(来源:利用分子和相变混合材料收集和存储全光谱太阳能e,第三卷,第12期)

“这种高效的收获部分是由于该设备能够捕获全光谱的阳光,收获后立即使用,并将多余的转化为分子能量存储,”他说Hadi Ghasemi, Bill D. Cook大学机械工程副教授,论文通讯作者

集成系统还减少了热损失,因为不需要通过长管道输送储存的能量。

在确保能源安全和应对气候变化的其他发展中,以低成本和高效率储存太阳能的技术是一个关键的焦点。

例如,人工智能可以调节和优化智能电网应用程序中的流量,以补偿太阳能和风力发电的间歇性,并将补偿热电发电厂的电网不平衡的需求降至最低。

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