Используя мельчайшие частицы графита, в 1000 раз меньшие, чем ширина человеческого волоса, инженеры-механики из Университета штата Аризона надеются повысить эффективность и прибыльность солнечных электростанций.
Фотогальванические (PV) солнечные панели все больше и больше появляются на крышах, но они не обязательно являются лучшим решением для солнечной энергетики. «Большое ограничение фотоэлектрических панелей заключается в том, что они могут использовать только часть падающего на них солнечного света, а остальная часть просто превращается в тепло, что на самом деле снижает производительность панелей», - объясняет Роберт Тейлор, аспирант в области машиностроения. в Университете штата Аризона.
Альтернативой, которая может использовать весь солнечный свет, включая свет, который не могут использовать солнечные фотоэлектрические панели, является солнечный тепловой коллектор. Целью этих коллекторов, которые имеют форму тарелок, панелей, вакуумных труб, башен и т. д., является сбор тепла, которое затем можно использовать для кипячения воды для производства пара, например, который приводит в действие турбину для выработки электроэнергии.
Чтобы еще больше повысить эффективность солнечных коллекторов, Тейлор и его коллеги добавили наночастицы - частицы размером в одну миллиардную долю метра - в масла-теплоносители, обычно используемые в солнечных тепловых электростанциях. Исследователи выбрали наночастицы графита отчасти потому, что они черные и поэтому очень хорошо поглощают свет, что делает их эффективными коллекторами тепла. В ходе лабораторных испытаний с небольшими коллекторами для тарелок Тейлор и его коллеги обнаружили, что наночастицы повышают эффективность сбора тепла на 10 процентов. «По нашим оценкам, это может означать увеличение дохода на 3,5 миллиона долларов в год для солнечной электростанции мощностью 100 мегаватт», - говорит он.
Более того, добавляет Тейлор, наночастицы графита «дешевы» - менее 1 доллара за грамм, - но 100 граммов наночастиц обеспечивают такую же площадь теплосборной поверхности, как целое футбольное поле. «Возможно также отфильтровывать наночастицы сажи, которые имеют аналогичный поглощающий потенциал, из угольных электростанций для использования в солнечных системах», - говорит он. «Я думаю, что эта идея особенно привлекательна: использование загрязнителя для сбора чистой, зеленой солнечной энергии».
Статья опубликована в Journal of Renewable and Sustainable Energy.