Je budoucnost v chlazených solárech?

[karelkilian]

Dobrý den,

máme tu pátek a s ním - tentokrát v tradičním termínu - článek k přečtení, zamyšlení a případné diskuzi. Dnes se podíváme na téma chlazení solárních panelů.

Přeji hezký den.
Karel Kilián

Je budoucnost v chlazených solárech?

Nemůže být sporu o tom, že výroba elektřiny ze slunečního záření je v současnosti jedním z nejatraktivnějších způsobů využívání obnovitelných zdrojů. Objektivně však musíme uznat, že stávající technologie nejsou ještě ani zdaleka dokonalé.

Právě proto odborníci z celého světa pracují na různých metodách, jak zvýšit účinnost fotovoltaických elektráren. Jedna z nich spoléhá na skutečnost, že chladnější solární panely fungují efektivněji, než když jsou rozpálené sluncem.

Protichůdné požadavky

Na první pohled se může jednat o neřešitelný rébus: aby fotovoltaika vyráběla energii, musí být vystavena přímému slunci. To ji ale zahřívá a vysoké teploty způsobují snížení její účinnosti. Zastínit ji není možné - v takovém případě by sluneční elektrárna prostě nefungovala.

Jak tedy udržet solární panely chladné, aniž bychom jakkoli omezili množství dopadajícího slunečního světla? Profesor elektrotechniky na Stanfordově univerzitě Shanhui Fan načrtl možné řešení, ve kterém ochlazování panelů řeší vrstvou křemíku.

Fan se problematikou účinnosti solárních článků zabývá dlouhodobě. Na základě dřívějšího výzkumu radiačního chlazení se svým týmem testuje, jak křemíková vrstva může ovlivňovat absorpci tepla solárními panely.

Radiační chlazení

Kromě slunce se v posledních letech zvyšuje zájem o využití kosmického prostoru jako termodynamického zdroje. Významného pokroku bylo dosaženo zejména v radiačním chlazení, kde se teplo ze země rozptyluje ve formě tepelného záření do vnějšího prostoru.

S takovým teplotním gradientem je možné sestavit zařízení, které odvádí teplo do okolního prostředí a vnějšího prostoru. Následně bylo provedeno několik teoretických analýz týkajících se využití odcházejícího toku tepla.

V minulosti se také objevily snahy o zlepšení výkonu solárních článků radiačním chlazením. Pro účely získávání energie však nebyl objasněn plný potenciál a základní meze systémů, které mohou současně využívat slunce a vesmír.

Chlazené soláry

V rozhovoru pro magazín The American Society of Mechanical Engineers Fan popsal provedený experiment: „Během několika minut jsme pozorovali chladicí efekt, ale experiment probíhal několik hodin, kdy jsme měli konstrukci na střeše a zaznamenávali její teplotu. Zjistili jsme, že má teplotu kolem 13 stupňů Celsia, což je opravdu mnohem méně ve srovnání se strukturou bez vrchní vrstvy.“

Zásadní přitom je, snížení teploty panelu o 10 stupňů Celsia se v konečném důsledku projeví zvýšením účinnosti o více než jeden procentní bod. To by i s ohledem na efektivitu stávajících solárů bylo velmi významné a mohlo by to ušetřit spoustu peněz.

Výzkumný tým testoval pasivní radiační chlazení s použitím různých křemíkových struktur. Vycházel ze skutečnosti, že solární panely mají několik vrstev s různými účely. Jedna z nich by tak mohla mít za úkol chlazení a současně by měla plnit i nějakou další roli - například ochranu proti vnějším vlivům.

Hudba budoucnosti

Profesor Fan vysvětluje princip na zjednodušeném příkladu: představte si auto, které je vystavené slunečním paprskům. Například červený automobil absorbuje jiné množství slunečního světla než stejný vůz černé nebo bílé barvy.

Podle Fana je solární průmysl neuvěřitelně rychle rostoucím odvětvím a výhody solárních článků mohou být využity v mnohem větší míře. Je přesvědčen o tom, že středně velkou hvězdu ve středu naší sluneční soustavy můžeme využívat podstatně víc.

Nutno podotknout, že prozatím první experiment nebyl prováděn se skutečnými solárními panely, ale s deskami s podobným složením, pokrytými vrstvou křemíku. Potenciální uplatnění pro výsledky této práce je dle vědců velké. „Mluvíme o kategorii, které říkáme nižší konzervační chlazení,“ uvedl Fan. „Chcete, aby byla pod sluncem co největší zima. Tahle práce tomu možná pomůže. Vesmír nám opět nabízí odpovědi, jen toho musíme využít.“

Co myslíte, mají chlazené solární panely budoucnost?

Zdroje: interestingengineering.com, asme.org, nature.com.