Key Takeaways
- Ingenieure haben einen Mechanismus entwickelt, um nachts Strom aus Sonnenkollektoren zu erzeugen.
- Das System fängt das aus den Kühlpaneelen austretende Infrarotlicht ein, um eine kleine Menge Strom zu erzeugen.
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Experten sind nicht begeistert, da das System nicht sehr effizient ist.
Ein Solarmodul, das auch nachts Strom erzeugen könnte, klingt zu gut, um wahr zu sein, und das könnte es auch sein, trotz gegenteiliger Beweise.
Von Solarmodulen zur Wassergewinnung bis hin zu neuen Reinigungsmethoden suchen Wissenschaftler immer nach Möglichkeiten, Solarmodule effizienter und nützlicher zu machen. Kürzlich haben Ingenieure der Stanford University einen thermoelektrischen Generator entwickelt, der das von der Oberfläche von Sonnenkollektoren reflektierte Infrarotlicht nutzt, um eine kleine Menge Strom zu erzeugen, wodurch im Wesentlichen sogar nachts Strom aus den Kollektoren erzeugt wird. Aber während die Wissenschaft solide ist, ist es die Wirtschaft, die verhindern könnte, dass dies Mainstream-Traktion gewinnt.
"Ich werde sagen, dass eine der größten Herausforderungen für thermoelektrische [Anwendungen] darin besteht, Niedertemperaturwärme umzuwandeln, [weil bei] nahe Raumtemperatur die Wirkungsgrade sehr, sehr niedrig sind", erklärte Dr. David Ginley, Chief Scientist am National Renewable Energy Laboratory (NREL) in einer E-Mail an Lifewire. "In diesem Fall besteht das Problem darin, dass der Energiegeh alt gering ist, und bis in die Nacht zu warten bedeutet, dass Sie sowieso etwas von der [Energie] durch Strahlung verlieren."
Es werde Licht
Unter der Leitung von Ph. D. Kandidat Sid Assawaworrarit rüsteten die Forscher ihren thermoelektrischen Generator mit einem normalen Solarpanel aus und nutzten die Vorrichtung, um eine kleine Menge Strom aus dem Infrarotlicht zu erzeugen, das nachts von der Oberfläche der Solarpanels austritt.
Ein thermoelektrischer Generator erzeugt eine kleine Menge Strom, indem er sich den leichten Temperaturunterschied zwischen der Umgebungsluft und der Oberfläche eines Solarmoduls zunutze macht, wenn es direkt in einen klaren Himmel gerichtet wird.
Die Sonne leitet eine enorme Energiemenge auf die Erde, aber abgesehen von einem Teil davon, der von den Treibhausgasen eingefangen wird, sendet der Planet praktisch einen Großteil der Energie, die er empfängt, in Form von Infrarotstrahlung in einem Prozess aus bekannt als Strahlungskühlung. Das Verfahren wurde im alten Indien und im Iran verwendet, um Wasser einzufrieren und Eis zu erzeugen, und funktioniert am besten in wolkenlosen Nächten, da Wolken Infrarotlicht zum Boden reflektieren.
Assawaworrarit und sein Team haben einen neuen Weg gefunden, diese Energie einzufangen, wenn sie den Planeten verlässt. Beim Abkühlen des Solarmoduls transportieren die austretenden Photonen Wärme, die die Forscher mit ihrem thermoelektrischen Generator einfangen und in Strom umwandeln.
Wissenschaftler haben 2019 erstmals versucht, Infrarotlicht einzufangen, und jetzt ist es den Stanford-Forschern gelungen, diese Technologie mit normalen Solarmodulen zu kombinieren, um sie zugänglicher und effizienter zu machen.
Konzeptnachweis
In einer klaren Nacht erzeugt das Gerät, das Assawaworrarit auf dem Dach von Stanford getestet hat, ungefähr fünfzig Milliwatt oder 0,05 Watt für jeden Quadratmeter Solarpanel. Im Gegensatz dazu können Sonnenkollektoren tagsüber typischerweise etwa 150 Watt pro Quadratmeter erzeugen. Um die Zahlen ins rechte Licht zu rücken: Eine kleine LED-Lampe verbraucht 18 Watt Strom.
Fünfzig Milliwatt ist keine große Zahl, aber die Forscher argumentieren, dass sich die Zahlen summieren, wenn die Technologie in großem Maßstab angewendet wird. Es gibt viele Anwendungen, bei denen diese Art von Energie in der Nacht, wie winzig klein, nützlich sein könnte, insbesondere wenn man bedenkt, dass ein erheblicher Teil der Weltbevölkerung immer noch keinen Zugang zu Elektrizität rund um die Uhr hat.
Und das ist erst der Anfang. Assawaworrarit sagte Interesting Engineering, dass die Forscher mit ein wenig Arbeit und bei günstigeren Wetterbedingungen die von ihrem Gerät erzeugte Strommenge verdoppeln könnten, und fügte hinzu, dass die theoretische Grenze bei etwa ein oder zwei Watt pro Quadratmeter liege.
Die Forscher glauben, dass das System unter Kostengesichtspunkten sehr attraktiv sein könnte, wenn sie es schaffen, bis zu einem Watt pro Quadratmeter zu erzeugen.
Es gibt jedoch noch einige Wege zu gehen, damit das System diese Art von Effizienz erreicht. So wie es jetzt aussieht, bleibt Dr. Ginley unbeeindruckt.
Seiner Meinung nach muss jemand eine gute energetische Analyse kombiniert mit einer ersten Tech-to-Market-Bewertung durchführen, bevor die Technologie in der realen Welt eingesetzt werden kann. Darüber hinaus ist er der Meinung, dass die Kosten thermoelektrischer Generatoren im Vergleich zu ihrer Zuverlässigkeit und Effizienz sie für die Verwendung mit Solarzellen schlecht geeignet machen.
"Die Kosten für die inkrementelle Macht [gewonnen] in diesem Fall sind wahrscheinlich letztendlich die Kosten nicht wert", meinte Dr. Ginley.
