Ny type solfanger opnår den teoretiske effektivitetsgrænse

I årtier har forskere forsøgt at forbedre mulighederne for at høste solens energi, som vi har til rådighed i uendelige mængder. Netop det er lykkedes forskere fra University of Houston.

Bo Zhao, der er professor i maskinteknik og hans ph.d.-studerende Sina Jafari Ghalekohneh, har udviklet en ny type solfanger eller solvarmepanel, der kan slå alle tidligere effektivitetsrekorder for energiløsninger til at høste solens energi. Systemet er så effektivt, at det kan bruge solenergi døgnet rundt.

Resultatet af forskningen er netop udgivet i tidsskriftet Physical Review Applied.

Læs også: Greentech: Disse grønne teknologier skal løse klimaproblemerne

Opnår den teoretisk mulige effektivitetsgrænse

Forskerne har udviklet en ny arkitektur for solfangere, der med tiden kan forbedres til opnå den termodynamiske grænse. Det et udtryk for den absolutte maksimale teoretisk mulige effektivitet for konvertering af sollys til elektricitet.

Normale solvarmeanlæg benytter et mellemlag i cellen til at skabe en bedre effektivitet ved omdannelse af sollys til elektricitet. Forsiden af mellemlaget – det vil sige den del, der vender mod solen – er designet til at absorbere alle fotoner, der kommer fra solen. Derved omdannes solenergi til termisk energi i mellemlaget.

I en traditionel solfanger skyr cellerne en del af solens energi, hvilket sænker effektiviteten. I den nye type solfanger, som forskerne har udviklet, rettes alle fotoner mod den bagvedliggende celle. Det skyldes, at tilbagestrålingen af fotoner holdes inde i mellemlaget, hvilket øger effektiviteten.

Dermed hævder forskerne, at det er muligt at opnå den termodynamiske effektivitetsgrænse for solvarmeanlæg. Den såkaldte Lindsberg-grænse har en effektivitet på 93,3 procent. Denne grænse anses for at være den ultimative grænse for udnyttelse af solens energi. Til sammenligning har mange solcelleanlæg, som omdanner lys til elektricitet, en effektivitet på 20-25 procent.

Kan omdanne strøm til varme døgnet rundt

Forskerne oplyser også, at termiske solvarmeanlæg kan kobles til en termisk energilagringsenhed, hvilket gør det muligt at generere elektricitet i alle af døgnets timer udelukkende ved brug af solens kræfter.

“Vores arbejde fremhæver det store potentiale i ikke-gensidige termiske fotoniske komponenter til energianvendelser. Det foreslåede system tilbyder en ny vej til at forbedre termiske solvarmeanlægs ydeevne betydeligt. Det kan bane vejen for, at ikke-gensidige systemer kan implementeres i praktiske solvarmesystemer, der i øjeblikket bruges i kraftværker,” siger Bo Zhao.

Læs også: Nyheder om klima og grøn teknologi