Исследователи из Массачусетского технологического института и Национальной энергетической лаборатории (NREL) только что размещенные детали теплового двигателя без движущихся частей. В настоящее время двигатель имеет КПД около 40% и однажды он может заменить паровые турбины в будущем.
Тепловой фотоэлектрический элемент TPV
Новая тепловая машина имеет некоторые характеристики, аналогичные традиционным фотоэлектрическим элементам, но улавливает фотоны высокой мощности. энергия от источника накаливания для производства электроэнергии. Он способен генерировать энергию при температуре от 1900 до 2000 градусов по Цельсию (от 3.400 до 4.300 градусов по Фаренгейту).
В будущем эта тепловая машина может интегрировать ячейки в тепловую батарею сетевого масштаба. При необходимости ячейки TPV могут преобразовывать тепло в электричество и подавать его в сеть, чтобы заполнить пробелы в поставках, вызванные ограничениями на поставку возобновляемых источников энергии.
И сегодня?
На данный момент команда успешно продемонстрировала функционирование основных элементов такой мелкомасштабной системы. В настоящее время он работает над тем, как соединить все компоненты вместе, чтобы построить полноразмерный тест.
Как уже упоминалось, в долгосрочной перспективе тепловые фотоэлектрические элементы могут полностью заменить электростанции, работающие на ископаемом топливе.
«Этот тепловой двигатель — последний ключевой шаг, демонстрирующий, что тепловые батареи являются жизнеспособной концепцией», — объясняет он. Асегун Генри, Роберт Н. Нойс Профессор профессионального развития на факультете машиностроения Массачусетского технологического института. «Это абсолютно важный шаг на пути экологического перехода к полностью обезуглероженной сети».
Революция в энергетической отрасли
Сегодня большая часть мирового производства энергии поступает из таких источников, как уголь и природный газ, а также из некоторых крупномасштабных источников энергии, таких как ядерная энергия и концентрированная солнечная энергия.
Паровые турбины — наиболее распространенная технология преобразования тепла в электричество — технология, которая очень мало изменилась за более чем столетие. И не так эффективно, как мне кажется.
Преобразование паровых турбин около 35% энергии из источника тепла в полезную электроэнергию: некоторые модели достигают эффективности до 60%. Это здорово, но паровые турбины имеют существенный недостаток: они требуют движущихся частей, которые со временем изнашиваются.
Детали также должны выдерживать высокие температуры в течение длительного периода времени. Детали со временем изнашиваются. Чтобы избежать этого, в исследованиях изучаются твердотельные альтернативы, которые могли бы обеспечить прямую замену традиционным паровым двигателям.
Твердотельный тепловой двигатель
«Одним из преимуществ полупроводниковых преобразователей энергии является то, что они могут работать при более высоких температурах с меньшими затратами на техническое обслуживание, поскольку у них нет движущихся частей», — отмечает Генри о недавно разработанном тепловом двигателе.
Клетки TPV могут быть просто отправной точкой для такого рода вещей. Предстоящие улучшения имеют огромный потенциал в снижении зависимости мировой экономики от ископаемого топлива.
«Здесь определенно есть огромный положительный момент с точки зрения устойчивости», — говорит Генри. «Технология этого теплового двигателя безопасна и экологична».
