Antora Energy получила грант на сумму более 4 миллионов долларов от Калифорнийской энергетической комиссии (CEC) на развитие своей термофотоэлектрической технологии, которая может хранить возобновляемую энергию в виде тепла в блоках твердого углерода.
Термофотовольтаика (TPV) — это технология производства электроэнергии, которая использует тепловое излучение для выработки электроэнергии в фотоэлектрических элементах. Система TPV обычно состоит из теплового излучателя, который может достигать высоких температур, около или выше 1000 С, и фотоэлектрического диодного элемента, который может поглощать фотоны, поступающие из источника тепла.
Солнечная термофотовольтаика (STPV) — это технология выработки электроэнергии, которая использует тепловое излучение для выработки электроэнергии в фотоэлектрическом элементе. Система STPV состоит из теплоизлучателя, который может достигать высоких температур, около или выше 1000 градусов по Цельсию, и фотоэлектрического диодного элемента, который способен поглощать фотоны, поступающие из этого источника тепла. Эта технология вызвала большой интерес среди ученых в последние десятилетия, поскольку она способна захватывать солнечный свет во всем солнечном спектре и имеет технический потенциал, чтобы превзойти предел Шокли-Квейзера традиционной фотовольтаики. Однако эффективность, о которой сообщалось до сих пор, все еще слишком мала, чтобы сделать его коммерчески зрелым, поскольку устройства STPV все еще страдают от ряда оптических и тепловых потерь.
Термофотоэлектрический наноэлемент
Имея это в виду, группа исследователей из Мичиганского университета и США Армейская исследовательская лаборатория предложила новый подход к STPV, заключающийся в сокращении разделения между излучателем и фотоэлементом до наноразмера. Исследователи называют свой подход «термофотовольтаика в области ближнего поля» и утверждают, что он способен достичь высокой плотности мощности и высокой эффективности преобразования энергии.
Ученые создали STPV-устройство с излучателем, который может достигать температуры до 1270 Кельвинов, и тонкопленочную фотоэлектрическую ячейку на основе мышьяка галлия индия (InGaAs), которая, как говорят, способна поглощать тепловое излучение в неполосном диапазоне (ABG), минимизируя поглощение фотонов поддиапазонного зала (SBG). «Фотоны над полосовым затвором ячейки эффективно поглощаются в микронном полупроводнике, в то время как фотоны ниже полосового зала, отражаются обратно в кремний-излучатель и перерабатываются», — объяснил Стивен Форрест, профессор электротехники и компьютерной техники Мичиганского университета.
По словам исследователей, устройство STPV продемонстрировало рекордную плотность мощности около 5 кВт/м2 при эффективности 6,8%, что, по их словам, на порядок больше, чем системы, о которых ранее сообщалось в литературе. Сообщаемая эффективность определяет отношение выработки электроэнергии фотоэлемента к радиационной теплопередаче от излучателя.
Пластина, ожидающая осмотра с помощью конфокального микроскопа, который является частью завода Antora 2MW TPV.
Финансирование для Antora поступает из программы CEC Electric Program Investment Charge (EPIC) и другой программы в Агентстве по перспективным исследовательским проектам Министерства энергетики.
По словам Эндрю Понека, соучредителя и генерального директора компании, дополнительное финансирование еще больше ускорит производство Antora Energy термофотовольтаической технологии, или TPV. «С помощью TPV Antora способна декарбонизировать весь спрос на энергию крупных промышленных объектов — как на тепло, так и на электроэнергию — открывая самый быстрый и наименее дорогой путь для промышленного сектора к достижению нулевых выбросов углекислого газа», — сказал Понек.
«Промышленные выбросы труднее всего уменьшить, и передовая технология Antora обещает преодолеть эту проблему», — сказал Джона Стейнбак, директор по исследованиям и разработкам в ЦИК.
Термофотоэлектрическая технология компании по существу преобразует тепло в электричество без движущихся частей, сказал Брендан Кейс, глава отдела исследований и разработок в области фотоэлектрики, сказал журналу pv USA. «В отличие солнечного элемента, предназначенного преобразования светового диапазона солнечного излучения, ячейки TPV преобразуют излучение от раскаленных объектов, таких как углеродные блоки Antora Energy, в электричество», — сказал Кейс.
Antora Energy говорит, что ее тепловые батареи предлагают экономически эффективный способ хранения энергии и производства высокотемпературного промышленного тепла и электроэнергии по требованию. До сих пор процессы, которые преобразуют тепло в электричество, исторически требовали обширного оборудования с большим количеством движущихся частей, сказал Кейес.
«Подумайте о паровых турбинах и двигателях внутреннего сгорания — технологиях, которые доминировали на протяжении веков — которые требуют дорогостоящего, постоянного обслуживания и являются эффективными и экономичными только в больших масштабах», — сказал Кайес.
Термофотовольтаические элементы Antora Energy, однако, являются модульными и технологичными, их эффективность и стоимость, как сообщается, не зависят от масштаба, что позволяет экономически эффективно развертывать мощности от киловатт до гигаватт, добавил Кайес. Это означает, что это может помочь заменить использование ископаемого топлива в процессах в пищевой промышленности и производстве напитков, бумажных изделий, химических веществ, сталелитейной и цементной промышленности.
По ее словам, технология компании достигла двух пороговых значений в области эффективности и масштабного производства — она продемонстрировала эффективность преобразования тепла в электричество выше 40%, и в начале этого года создала специальную производственную линию для термофотоэлектрических элементов, которая является первой в своем роде в мире. Производственная линия расположена в Саннивейле, штат Калифорния, и имеет первоначальную мощность 2 МВт ячеек в год.
По словам Кейса, термофотоэлектрические батареи созданы для удовлетворения потребностей в энергии практически во всех промышленных секторах и могут иметь серьезные последствия в секторах, выходящих за рамки производства, включая электрическую сеть, дистанционное энергоснабжение и другие.
В декабре прошлого года Antora Energy объявила о приобретении Medley Thermal — разработчика и компании-разработчика программного обеспечения, специализирующейся на возобновляемых системах от энергии для нагрева — чтобы помочь коммерциализации своих технологий отопления и электроэнергии. По словам Antora Energy, Medley Thermal ранее разрабатывала проекты, которые использовали возобновляемые источники энергии для экономически эффективной электрификации тепла, и имела надежный трубопровод проектов по производству электроэнергии и тепла.
Прочитано 1067 раз(а)
0 комментариев