這種裝置可在夜晚利用溫差發電 以作為太陽能和儲能的補充


來源:微鋰電   時間:2019-10-22 12:26:03


據了解,全世界仍有超過17億人沒有可靠的電力供應。目前很多無電地區開始利用太陽能發電,而儲能裝置也為夜晚的供電起到了一定的保障。但僅僅在白天發電還不夠,斯坦福大學和加州大學洛杉磯分校的研究人員正在研究一項技術,該技術可以幫助裝置在夜晚發電,他們認為這種夜晚發電的技術或許能在未來扮演重要的角色。

 

這項技術本身并沒有多么新型,事實上,它的原理來自于近200年前。該裝置被稱為熱傳導發電機(thermoelectric generator),通過塞貝克效應(Seebeck effect),利用兩塊金屬板之間的溫??差發電。溫差越大,產生的功率越大。

我們已經將這項技術用來轉化工業機械和汽車發動機等來源的廢熱。而這項新研究采用了同樣的技術來控制兩種空氣之間的溫差。

這種設備如何實現?研究人員制造了一個設備,該設備由兩個“盤子”相互疊在一起。頂板面向夜空的冷空氣,而底板則面向地面,被封閉在相對溫暖的空氣中。熱總是輻射到較冷的環境,環境越冷,熱的輻射越快。因為外界開放的夜空比底板的封閉空氣更冷,所以頂板比底板散熱更快。這就產生了兩個盤子之間的溫差。在這項研究中,溫差在4到5℃之間。

在兩種不同的溫度下,熱開始從較熱的底板傳到較冷的頂板,這種裝置便是利用熱的流動來發電。但在這么小的溫差下,能產生的電力是有限的。研究者的設備僅有25 MW/㎡的電,能夠滿足一個小的LED閱讀燈。相比之下,一塊同樣大小的太陽能電池板足以支持三臺32英寸的LED電視,后者相當于前者這是4000倍的功率。

更大的潛力

其實,該裝備在更干燥的氣候條件下表現得更好。因為在較濕潤的氣候下,空氣中的水分容易凝結在朝下的底板上,使底板的溫度其冷卻,并減小與頂板間的溫差。而如果是在干旱的地中海地區,該設備的發電量是在美國的20倍。

該設備本身也能夠進行改進。例如,可以給設備涂上涂層,使設備表面低于周圍環境的溫度,這樣晚上就會更冷。他們也可以使用瓦楞紙板來代替平板,更有效地捕捉和發射輻射。這些技術的升級可以提高10倍的電力輸出。

隨著日常技術效率的不斷提高,熱分子裝置不久將在為社會提供動力方面發揮重要作用。通過連接安裝在房屋墻壁上的一系列熱傳導發電機,可以顯著減輕房屋的能源負荷。這種方法是可行的,因為這項技術可以大規模生產并以足夠低的價格出售,從而為無電地區或者是電力價格昂貴的地區提供另一種可行的能源。

當然,熱電設備不太可能取代太陽能發電的和儲能電池地位。因為如今電池的成本只有10年前的四分之一,而帶有電池存儲功能的太陽能系統已經成為滿足家庭和工業能源需求的廉價方式。但是,這項技術可以作為太陽能和電池儲能的輔助和補充,可以在電池故障時為離網生活的人提供重要的備用能源。比如在十分寒冷的夜晚,如果電力出了問題,那些使用熱電設備來加熱的人至少會覺得慶幸。

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