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:

13 komentářů: „HCPVT – solární elektrárna s 80% účinností

  • 24. 7. 2013 (17.28)
    Permalink

    Před pár dny navíc inženýři z IBM na neco co uz izraelci davno maji a myslim, ze jsem to cetl zrovna na tomto serveru, tak nevim, proc se to tady prezentuje jako nejaka novinka.

    Reagovat
    • 24. 7. 2013 (18.36)
      Permalink

      Možná protože použili nějaký jiný typ chlyzení článku, ale stejně si myslím, že ty solární články musí stejně pekelně trpět, na druhou stranu by tento systém mohl být levnější, než pokud se použije tolik solárních panelů, jako je plocha zrcadla.
      Spíš by to možná chtělo o něco menší zařízení, řekněme okolo 15m2 zrcadla s nějakým levnějším chlazením, aby to bylo možné aplikovat ve velkém u nás.

      Reagovat
  • 24. 7. 2013 (13.23)
    Permalink

    A tím teplem budou vytápět stany beduínů, nebo se jim to prostě přehřeje po 10 minutách?

    Reagovat
    • 24. 7. 2013 (13.34)
      Permalink

      Ne, vzniklým teplem se nebudou vytápět stany beduinů. Jelikož jsou beduiní kočovný kmen, obávám se, že nebudou stavět na cestách obří sluneční kolektory.

      Mylím, že podobná technologie bude mít větší úspěch například na jihu USA, kde je dostatek bohatých lidí/institucí a kde potřebují elektrickou energii a tak chladit budovy klimatizaci (absorpční chlazení).

      Reagovat
    • 24. 7. 2013 (14.32)
      Permalink

      Pokud se nepletu, tak se vyrobené teplo používá k ohřátí vody parní elektrárny.

      Reagovat
    • 28. 7. 2013 (9.17)
      Permalink

      Mohlo by se akumulovat pro nějaké další využití, třeba pro stirlingovy motory, tím by šla stabilizovat produkce elektrické energie.

      Reagovat
    • 24. 7. 2013 (11.26)
      Permalink

      Můžete to rozvést? Především nás zajímá, v čem je například nápad nerealizovatelný, kde jsou největší technické problémy, případně vyjmenovat důvod, díky kterému se nikde na planetě Zemi podobný systém nevyužije. Děkuji.
      Nebojte se rozepsat.

      Reagovat
      • 25. 7. 2013 (2.24)
        Permalink

        co má za logiku stavět na sahaře něco co produkuje z 60ti procent tepelnou energii? nechtějí zelení šílenci snad vést teplovody z afriky do evropy? pro evropu ok, ale pro saharu je to nepoužitelná technologie

        Reagovat
        • 25. 7. 2013 (11.25)
          Permalink

          Byl jste někdy na výletě v poušti po setmění? Teplota klidně i kolem nuly… Místním by se to určitě hodilo.

          Reagovat
          • 26. 7. 2013 (20.28)
            Permalink

            pokud by plánovali gigantické elektrárny pro evropu pak by tepelný výkon byl nesrovnatelně větší než teoretické potřeby pro noční vytápění které tam stejně nikdo nepotřebuje protože budovy za den nakamulují tepla více než dost

  • 23. 7. 2013 (22.16)
    Permalink

    Dobyvatel: Striktně logicky ne. Je to prostě 625 cm2 :D

    Reagovat
  • 23. 7. 2013 (19.13)
    Permalink

    25×25 cm2 je blbost, buď 25×25 cm nebo 25 cm2

    Reagovat

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna.