Noční solární technologie vyrábí elektřinu po západu Slunce  
Noc je plná záření, tedy tepelného. Termoradiativní dioda, založená na telluridu rtuti a kadmia, to dokáže využít a vyrábí elektřinu. Prozatím zvládne asi 100 000krát méně než tradiční solární panel, ale prý se to může mnohonásobně zlepšit. Noční solární energetika by mohla vylepšit výkony té denní.
Termoradiativní dioda. Kredit: UNSW.
Termoradiativní dioda. Kredit: UNSW.

V poslední době si stále větší pozornost získává noční solární energetika, která využívá noční vyzařování tepla z ohřáté Země do okolního chladného vesmíru. Objevilo se již několik takových technologií s různými výsledky. Další průlom v tomto směru hlásí tým australské University of New South Wales (UNSW).

 

Vedoucí výzkumu Ned Ekins-Daukes a jeho tým postavili zařízení, které během noci těží energii z vyzařovaného tepla díky termoradiativní diodě. Jak říká Ekins-Daukes, na snímcích z termokamery můžeme vidět, kolik záření v noci vydává ohřátý zemský povrch, když se postupně ochlazuje. Jen to není přístupné lidskému zraku, protože jde o tepelné, tedy infračervené záření.

 

Tvůrci nové technologie v akci na snímku termokamery. Kredit: UNSW.
Tvůrci nové technologie v akci na snímku termokamery. Kredit: UNSW.

Když někde dochází k proudění energie, je možné to využít k získání energie v podobě, která nám vyhovuje. Noční solární energetika vlastně také těží energii, která původně pochází od Slunce. Jen to nedělá přímo, jako tradiční solární energetika, ale až ve chvíli, kdy se tepelná energie vrací zpět do vesmíru.

 

Klíčem k úspěchu australského týmu je termoradiativní dioda, která je založená na telluridu rtuti a kadmia (MCT, Mercury Cadmium Telluride). Tento materiál absorbuje infračervené záření a mění ho na elektrický proud. Doposud se využíval v přístrojích pro noční vidění, ale možná ho čeká budoucnost v noční solární energetice.

 

Noc je plná tepelného záření. Kredit: UNSW.
Noc je plná tepelného záření. Kredit: UNSW.

Zmíněné zařízení nevytěží zrovna velké množství energie. Po předchozím zahřátí na 20 °C dosáhli badatelé výkonu 2,26 miliwattů na čtvereční metr. Aby tímhle uvařili kafe, museli by mít noční solární panely o rozloze několika městských bloků. V porovnání s denní solární energetikou tahle technologie vyrobí asi 100 000krát méně energie. Nicméně, Ekins-Daukes upozorňuje, že teoreticky by mělo být možné vytáhnout výkon noční solární energetiky na asi jednu desetinu té denní.

 

Vzhledem k reálným možnostem noční solární energie by se tato technologie mohla uplatnit spíše jako součást solárních sítí, v nichž bude v noci zvyšovat množství energie získané přes den. Každý začátek je těžký. Ale klasická solární energetika to také neměla moc jednoduché. Výkony prvních solárních panelů nebyly právě oslnivé.

 

Literatura

Science Alert 18. 5. 2022.

ACS Photonics 9: 1535–1540.

Datum: 20.05.2022
Tisk článku

Související články:

Experimentální zařízení vyrábí elektřinu z bezcitného chladu vesmíru     Autor: Stanislav Mihulka (07.05.2019)
Jak rozsvítit světlo nezměrným chladem vesmíru?     Autor: Stanislav Mihulka (13.09.2019)
Pokročilé solární materiály těží energii z indoor osvětlení     Autor: Stanislav Mihulka (18.11.2020)



Diskuze:

Rtuťový teploměr

Jiří Kocurek,2022-05-21 23:58:16

se prodávat nesmí, do EU leda tak propašovat. Ale to nevadí, rtuť použijeme na velkoplošných panelech pro výrobu zanedbatelného množství energie.

Odpovědět

Co znamená noc je plná záření...?

Ladislav Truska,2022-05-20 16:52:06

Víme, že za slunečného dne dopadá na zemský povrch cca 1000W energie, což nám dělá přibližnou představu, kolik té energie můžeme získat podle účinnosti toho panelu...
Škoda že ale nikdo neřekne kolik energie znamená ta "noc plná záření".. Jestli je to třeba v řádech jednotek Wattů, pak bych článek nejspíš ani nezačal číst...

Odpovědět


Re: Co znamená noc je plná záření...?

Vojta Ondříček,2022-05-22 05:23:58

Přísně vzato jde o výkon dopadajícího slunečního záření a ten je udáván v jednotkách P = W/m².
Těch 1000W je přijímaný výkon v ideálním případu, to znamená vymetená obloha se sytou modří. Ten příkon je závislý též na nadmořské výšce a zeměpisné šířce. Solární konstanta obnáší v průměru 1361 W/m².

Ta noc "plná" IR záření je relativní pojem.
Jde o to jak z toho IR záření vytěžit el. energii. Ten skutečně nemalý tok energie z celého povrchu Země do Vesmíru je skutečně impozantní, ale ve strovnání s výkonem, který nám poskytuje naše Slunce, spíš zanedbatelný. Musíme si uvědomit, že Země je "obalena" tepelnou izolací, to jest atmosférou a "skleníkovými" plyny.
Podle jednoduché rovnice mi dává tok tepelné energie povrchu Země +10°C k naší noční atmosféře -50°C hodnotu 0,7 W/m². Tato hodnota musí být pak vynásobena účinností přeměny tepelného toku na tok elektrický.

Odpovědět


Re: Re: Co znamená noc je plná záření...?

Radoslav Porizek,2022-05-22 15:01:27

"Ten skutečně nemalý tok energie z celého povrchu Země do Vesmíru je skutečně impozantní, ale ve strovnání s výkonem, který nám poskytuje naše Slunce, spíš zanedbatelný."

Abeldo Zeme je 0.3 . Tych pohltenych 70% slnecneho ziarenia sa pohlti a nasledne vyziari vo forme tepelneho ziarenia. Viz. napr. obrazok: https://geographyandyou.com/earths-albedo-effects-global-warming-can-geoengineering-help/

Takze tepelne ziarenie nie je zanedbatelne, otazka je, kolko sa vyziari v noci, ked sa opchladi (ziarenie klesa zo stvrtou mocninou termodynamickej teplotu). A hlavne aka je ucinnost fotoclanku na tepelne ziarenie, pretoze to je vlnovymi dlzkami mimo atomarnych a molekulovych rozmerov.

Odpovědět


Re: Re: Re: Co znamená noc je plná záření...?

Vojta Ondříček,2022-05-23 11:54:50

Zajisté máte také pravdu. Záleží na tom, jaké představy o tom IR na el. máme.

Našel jsem grafickou bilanci toku energie z Vesmíru a zpět (pro Německo) :

https://www.wetterdienst.de/Deutschlandwetter/Thema_des_Tages/3540/der-strahlungshaushalt-der-erde

Odpovědět

Martin Zeithaml,2022-05-20 12:48:01

Pokud má vyhřátou zem položím peltierův článek, tak si myslím že dosáhnu vyššího výkonu. Až budu mít čas, vyzkouším.

Odpovědět


Re:

Vojta Ondříček,2022-05-22 05:47:25

mno, za pokus to stojí.

Ve Webu jsem našel data takového pokusu.
Peltier 40 x 40mm, k sehnání za zhruba 30€
"teplá" strana +175°C, "studená" strana +50°C, tedy difference 125K dá 2,56W.
Zaoukrouhlit se to dá zhruba tak, že při tepelném toku 100W se dá získat elektrický tok 3W. V této konfiguraci je tedy účinnost 3%.

Zdroj: https://www.waermemanagement.com/thermogenerator/download/Peltierelemente-im-generatorischen-Betrieb.pdf

Odpovědět

Martin Zeithaml,2022-05-20 12:39:07

Kdysi jsem četl, že solární panely na infračervené záření jsou možné jen je problém že generují napětí o frekvencích 300 GHz až 3 THz které se prakticky nedá přenést na větší vzdálenost než pár mikronů. Na panelu by se museli udělat miliardy usměrňovačů stejnou technologií jako se dělají moderní čipy. Cena by byla nedozírná.

Odpovědět

:)

Aleš Milín,2022-05-20 10:21:33

Přesně tím samým se zabává (opravuji) zabývá můj bývalý školitel.

Odpovědět

To je už trápne

Zicho Trenčiansky,2022-05-20 09:11:38

Samotné denné solárne nemajú dostatočný výkon a niekto dáva peniaze na nočné solárne, ktoré majú 100 000 menší výkon, samozrejme za použitia vzácnych materiálov, na ktorých získanie je potreba neskutočné množstvo energie.

Keby sa radšej zamysleli ako to myslel Tesla s tou Free Energy. Či tým myslel energiu bleskov (Japonci to vraj kedysi skúšali, ale zhoreli im kondenzátory ... ale odvtedy je technológia opäť o kus ďalej), alebo mal na mysli energetické častice zo Slnka, prípadne v noci z galaxie?

Alebo vzhľadom nato, že samotná Zem je taký kondenzátor, hore ionosféra, medzitým izolácia v podobe vzduchu a dole guľa nabitá energiou ... chcel využívať indukciu pri vyrovnávaní potenciálu medzi týmito dvoma plochami?

Odpovědět


Re: To je už trápne

Z Z,2022-05-21 13:43:02

Samozrejme, načo venovať peniaze ne vedecký výskum, keď sa stačí "zamyslieť" nad fantazijnými bájkami o tom, ako vraj niekto už mŕtvy niečo myslel.
Prečo tí vaši vymýšľači bájok nedodajú technické plány, ale len rozprávky ako o lietajúcom kobereci alebo o sedemmíľových čižmách?
Hento sú len príbehy v štýle ako si "vraj" niekto chcel prdnúť, no namiesto toho sa posral.

Odpovědět


Re: Re: To je už trápne

Jan Novák9,2022-05-21 15:38:57

To je duch doby, celá energetická koncepce EU se řídí podobnými principy. Průměrné roční statistiky aplikované na Občasné Zdroje, srovnávání instalovaného výkonu občasných a trvalých zdrojů jako by to bylo totéž, spoléhání se na zdroje které existují jenom v teoriích ale potřebujeme je nejpozději letos, viděl jsem dokonce spoléhání se na Moorův zákon v souvislosti s cenou a kapacitou bateriového úložiště v budoucnosti...
Špičkou je nahrazení plynu, který byl zaveden aby vyrovnal fatální nedostatky OZE, - více OZE??? Jak tohle může fungovat?

Odpovědět


Re: Re: Re: To je už trápne

Zicho Trenčiansky,2022-05-25 17:24:13

bude musieť, keďže EU chce OZE ako náhradu za ruský plyn ;) ... hlavne že Čína hrozí inváziou Thaiwanu, kde sa to všetko výraba (panely resp. riadiace jednotky)

By ma zaujímalo, kedy z niekoho (ne)kompetentného vypadne, že Rusku nedôverovali už dávno a preto to OZE začali asi pred 20 rokmi tlačiť. Putin je moci 24 rokov, ono sa to celkom prekrýva, nie?

A ešte by ma zaujímalo, ako to je s frakciami vrámci nemeckej politiky, lebo aj kancelar Schroeder aj Merkelova de facto zvysovali zavislosti Nemecka na ruskom plyne. Schroeder priamo skoncil tusim v Naftogaze ci Transpetrole ako CEO. Chcela istá frakcia vrámci Nemecka vypnutím jadroviek dosiahnut toho, že sa nebude môcť pustiť do vojny s Ruskom, lebo by bolo bytostne závislé od dodávok plynu cez NordStream2?

Nehovorí nejaká americká doktrína že nemecká produkcia sa s ruskými zdrojmi nemôže dostať pod jednu politickú moc (napr. integrované EU a Rusko), lebo USA by proti tej ekonomickej sile nevládali? Tomu je teraz koniec, lebo vojna. Ale bola by, keby ten plán vyšiel? Je dobré že nevyšiel? Bol by mier so silným ruským vplyvom horší ho vojna so silným americkým vplyvom?

Odpovědět


Re: Re: To je už trápne

Zicho Trenčiansky,2022-05-25 17:13:48

nuž napríklad preto, že Teslove riešenie šírenia el.energie ako káblami, tak vzduchom sa používa dodnes a na jeho vynálezoch stojí celá moderná stoločnosť už 100 rokov (hoci pre západ existuje len Edison aj s jeho žiarovkou, ktorá asi nebola jeho).

A pokiaľ Tesla hovoril či písal o tom, že vie využiť aj iné zdroje energie, len "ach, ten máloverný svet", tak sa treba zamyslieť, čomu vtedy a prečo ľudia neverili.
Jeho "teleforce" čiže deathray bolo čo, laser?

Takže áno, radšej venovať viac peňazí a energie tomu, čo tvrdil človek, ktorého vynázely vybudovali modernú spoločnosť (konieckoncov, taká pozornosť sa venuje napr. Einsteinovým výrokom), ako riešiť takú absurditu ako zber tepelnej z okolia v noci. Lebo to sú fantasmagórie, ktoré zapadnú prachom a ktoré by ani nevznikli nebyť štedrej dotácie. Na rozdiel od Teslových vynálezov, ktoré sa presadili aj napriek silnej antikampani (spomenme striedavý prúd a el.šoky pre slony by Edison).

Odpovědět

Hmmm ...

Francis Dolton,2022-05-20 08:36:09

... a co ještě tam máte nedostatkového, drahého a jedovatého?!

Odpovědět

Co by se neudělalo pro grant

Oldřich Vašíček st.,2022-05-20 08:36:01

Takže to má asi stejný výkon, jako ten čip v té termokameře. Taky převede dopadající infračervené záření na elektrický signál (proud). :)
Ale stačí si s tím trochu pohrát. Dobře to okecat, aby se daly čerpat peníze a na několik let je o živobytí postaráno. Pak se zjistí, že aby to mělo alespoň 10% zisku běžného "denního" panelu, tak se na to potřebuje velmi vzácný materiál a tok záření bude ideální z tělesa o teplotě několik tisíc stupňů.
K těmto způsobům získávání energie jsem poněkud skeptický.

Odpovědět


Re: Co by se neudělalo pro grant

Josef Hrncirik,2022-05-20 13:41:36

240 let šlechtění australští trestanci vystačili s předpokladem, že po Green Deal budou sálat do Vesmíru (oblohy) teploty 3K.

Odpovědět

Termoradiativnost

Zdenek Svindrych,2022-05-20 04:13:34

"Tento materiál absorbuje infračervené záření a mění ho na elektrický proud." To je pravda, ale původní článek se týká opačného procesu - vzniku elektrického proudu při emisi infračerveného záření.
Ano, i takto se dá vyrobit elektrická energie, jen je jí mnohem míň než z klasického fotovoltaického procesu...

Odpovědět


Re: Termoradiativnost

Martin Zeithaml,2022-05-20 12:25:13

Ano, taky jsem to četl.

Odpovědět


Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku








Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace