Un estudio preliminar sobre la nueva tecnología de producción de hidrógeno solar
May 17, 2022
Un equipo de investigación del MIT y el Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) ha desarrollado y demostrado con éxito una celda termofotovoltaica (TPV) capaz de convertir el calor de manera más eficiente que las turbinas de vapor convencionales, según los informes. electricidad, y el costo es muy bajo. Esto tiene enormes implicaciones para las futuras centrales eléctricas y el almacenamiento de energía en la red.
La termofotovoltaica (TPV) convierte principalmente la luz de longitud de onda infrarroja en energía eléctrica a través del efecto fotovoltaico y puede realizar el método de almacenamiento y conversión de energía. Los investigadores planean integrar dichas células TPV en baterías térmicas a escala de red. El sistema absorberá el exceso de energía de fuentes renovables como la energía solar y almacenará esta energía en un depósito de grafito térmico altamente aislado. Cuando se necesita energía, como en días nublados, la batería TPV convierte el calor en electricidad y distribuye la energía a la red.
Como todos sabemos, la mayor parte de la electricidad humana proviene de la energía térmica, es decir, quema de carbón o gas natural, fisión nuclear, concentración de energía solar, que se utiliza para hervir agua y hacer girar turbinas de vapor para producir electricidad. Durante el último siglo y medio, se ha vuelto omnipresente en todo el mundo como una tecnología madura y bien optimizada con fortalezas y limitaciones conocidas.
Una de las limitaciones es la eficiencia. Mientras que algunas turbinas han convertido con éxito el 60 por ciento de la energía de una fuente de calor en electricidad, la turbina promedio opera con una eficiencia de solo el 35 por ciento. Otra limitación es el calor, y las turbinas de vapor dependen de componentes que deben operar a ciertos umbrales de temperatura.
El nuevo diseño tiene como objetivo capturar fotones de mayor energía de fuentes de mayor temperatura, gracias al uso de materiales de banda prohibida más alta y uniones múltiples. En pruebas entre 1900 grados Celsius y 2400 grados Celsius, las nuevas celdas TPV mantuvieron una eficiencia de alrededor del 40 por ciento. La eficiencia promedio de las primeras celdas TPV era de alrededor del 20 por ciento, y el récord anterior de eficiencia más alta era del 32 por ciento.
Los resultados de la investigación anterior se han publicado recientemente en la famosa revista científica "Nature".
Los investigadores escriben: "La eficiencia del 40 por ciento del TPV es notable porque ahora convierte al TPV en una tecnología de motor térmico que puede competir con las turbinas. El 40 por ciento de eficiencia ya es más alto que el promedio de eficiencia del motor térmico basado en turbinas de EE. UU., pero ¿Qué hace que los TPV sean más atractivos que turbinas es su potencial de menor costo, tiempos de respuesta más rápidos, facilidad de mantenimiento, facilidad de integración con fuentes de calor externas y flexibilidad de combustible".
Al operar en un rango de temperatura "adecuado para la combustión de gas natural o hidrógeno", se entiende que la nueva tecnología de motores térmicos es prometedora para la próxima generación de plantas de energía de bajas emisiones que pueden operar a un costo menor a partir de fuentes de combustión Extraer más energía. En el caso del hidrógeno verde, tal planta no podría emitir carbono.
Asegun Henry, profesor del Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT y uno de los investigadores del proyecto, dijo: "Las células fotovoltaicas térmicas son el último paso crítico para demostrar que las baterías térmicas son un concepto viable. Están en el camino hacia la promoción de la energía renovable. y lograr una red sin emisiones de carbono, un paso absolutamente crítico.
