HCPVT – solární elektrárna s 80% účinností

Koncentrovaná fotovoltaika (CPV) nabízí oproti klasickým křemíkovým solárním fotovoltaickým panelům mnohem větší účinnost i životnost. Před pár dny navíc inženýři z IBM přišli na způsob jak zvednout účinnost CPV elektráren z 30 % na 80 %. Připomeňme, že nejlepší dostupné solární křemíkové články mají účinnost 18 – 20 %.

Solární elektrárna HCPTV v Curychu. foto: IBM Research
Solární elektrárna HCPTV v Curychu. foto: IBM Research

CPV elektrárna pracuje na stejném principu jako klasická solární elektrárna. Hlavní rozdíl je v koncentraci světelných paprsků pomocí parabolických zrcadel.

V ohnisku slunečních paprsků je umístěn fotovoltaický čip zejména na bázi sloučenin GaAs (Galium + Arsen). Pro zajímavost uveďme, že solární panely umístěné na vesmírné stanici ISS nebo satelitech využívají právě GaAs čipy.

Normální elektrárny CPV mají účinnost kolem 30 %, zbytek se ztratí ve formě tepla. Výzkumníkům z IBM Research ve švýcarském Curychu se však podařilo rafinovaným technickým řešením účinnost prakticky ztrojnásobit.

IBM Research má ve svém výzkumném středisku nainstalovanou speciální koncertovanou fotovoltaickou elektrárnu HCPVT (High Concentration PhotoVoltaic Thermal). Jak anglický název napovídá, elektrárna dokáže, kromě elektrické energie, produkovat navíc ještě energii tepelnou.

Solární elektrárna HCPVT v Curychu
Solární elektrárna HCPVT v Curychu. Zdroj: IBM Research

Hlavní součástí HCPVT je obrovské parabolické zrcadlo koncentrující sluneční energii do svého ohniska. V ohnisku je pak umístěn třívrstvý fotovoltaický článek. Každý cm2 čipu generuje 200 W až 250 W elektrické energie.

Kromě elektrické energie HCPTV dodává i energii tepelnou. IBM využila technologii chlazení ze svého superpočítače Aquasar v Curychu. Aquasar využívá speciální vodní chlazení, které spotřebovává pouze 60 % energie, oproti srovnatelnému vzduchovému chlazení. Tepla voda ohřátá superpočítačem je pak využitá k vytápění budovy střediska.

Podobně jako u počítače Aquasar se pro chlazení využívá mikrokanálků o průměru 50-100 mikronů umístěných extrémně blízko zdroje tepla. Voda protékající kanálky pak odvádí teplo z fotovoltaických čipů v ohnisku paraboly zrcadla.

Tepelnou energii pak lze použít například k čištění vody (pomocí vysoké teploty) nebo ochlazovat vnitřní prostory budov pomocí technologie absorpčního chlazení.

Tým nyní pracuje na obřích slunečních kolektorech, které jednou můžou pokrývat nekonečné písečné pláně Sahary. Cílem je vyrobit parabolické zrcadlo s plochou 100 m2 a přijímačem o velikosti 25×25cm2. Teoretický výkon podobné zrcadlové elektrárny je 25 kW elektrické a 50 kW tepelné energie.

IBM Research
Sdílet: