به حداکثر رساندن توان PV: چگونه فناوری ترموولتائیک تولید انرژی را افزایش می دهد

با استفاده از فناوری ترموولتائیک می توانید پنل های خورشیدی خود را بهتر کار کنند. این فناوری گرمایی را که معمولاً از دست می‌رود می‌گیرد و آن را به برق تبدیل می‌کند. با این روش از انرژی استفاده می کنید که هدر می رود.

با اضافه کردن دستگاه هایی که گرما را به انرژی مفید تبدیل می کنند، قدرت بیشتری از سیستم خود دریافت می کنید.

خوراکی های کلیدی

• فناوری ترموولتائیک گرمای تلف شده را به برق تبدیل می کند. این به پنل های خورشیدی کمک می کند تا بهتر کار کنند.

• افزودن دستگاه های ترموولتائیک به سیستم های خورشیدی انرژی بیشتری تولید می کنند. می تواند 15 تا 20 درصد قدرت بیشتری بدهد. این کمک می کند تا بیشترین انرژی ممکن را داشته باشید.

• استفاده از گرمای هدر رفته باعث مصرف بهتر انرژی می شود. همچنین به این معنی است که ما به سوخت فسیلی کمتری نیاز داریم. این به کاهش انتشار کربن کمک می کند.

• دستگاه های ترموفتوولتائیک می توانند در شب برق تولید کنند. آنها از گرمای ذخیره شده برای تامین برق همیشه استفاده می کنند.

• استفاده از این فناوری ها به تمیز نگه داشتن محیط کمک می کند. همچنین به دستیابی به اهداف انرژی های تجدیدپذیر کمک می کند.

فناوری ترموولتائیک توضیح داده شده است

دستگاه های ترموولتائیک چگونه کار می کنند

فناوری ترموولتائیک به تبدیل گرما به برق کمک می کند. دستگاه های ویژه گرما را می گیرند و آن را به برق تبدیل می کنند. شما به ماشین های بزرگ مانند توربین یا موتور بخار نیاز ندارید. این دستگاه ها از روشی ساده برای تولید انرژی استفاده می کنند. این باعث می شود روند بهتر کار کند.

• دستگاه های ترموولتائیک فورا گرما را می گیرند و برق تولید می کنند.

• این دستگاه ها دارای سلول های فتوولتائیک با a اتصال p-n در یک نیمه هادی . هنگامی که گرما فوتون می سازد، فوتون ها به نیمه هادی برخورد می کنند و الکترون ها را از بین می برند.

• میدان الکتریکی داخل سلول این الکترون ها را به حرکت در می آورد که باعث جریان الکتریسیته می شود.

• انرژی bandgap در نیمه هادی میزان ولتاژ و جریان دستگاه را تغییر می دهد.

این روش برای استفاده از گرمای تلف شده از بسیاری از مکان ها خوب است. این به شما کمک می کند تا انرژی بیشتری از همان سیستم دریافت کنید.

اصول ترموفتوولتائیک

دستگاه های ترموفتوولتائیک از ایده مشابهی استفاده می کنند اما با منابع داغ تر کار می کنند. این دستگاه ها تابش مادون قرمز یا گرما را به برق تبدیل می کنند. شما می توانید آنها را در مکان هایی با حرارت بسیار بالا مانند کارخانه ها یا نیروگاه ها استفاده کنید.

Aspect	Thermovoltaic Technology	Device Thermophotovoltaic
اصل عملیات	تابش مادون قرمز از سطوح داغ را با سلول های فتوولتائیک به برق تبدیل می کند.	از ساطع کننده های حرارتی استفاده می کند و نور مناسب را مطابقت می دهد.
کارایی	5-15٪ در استفاده واقعی؛ می تواند بیش از 40٪ در آزمایشگاه ها انجام شود.	کارایی به فاصله باند و مطابقت با نور مناسب بستگی دارد.
محدوده دمای عملیاتی	برای بهترین نتیجه به حرارت بسیار بالا (> 1000 درجه سانتیگراد) نیاز دارد.	در محدوده وسیعی (100-1000 درجه سانتیگراد) کار می کند.

یک دستگاه ترموفوتوولتائیک دارای آینه ای در پشت است تا فوتون های کم انرژی را به سمت تابش بازگرداند. این طراحی به دستگاه کمک می کند تا دوباره از انرژی که از دست می رود استفاده کند. با این تنظیمات می توانید کارایی بالایی داشته باشید. این یک انتخاب خوب برای سیستم های انرژی پیشرفته است.

ادغام فناوری ترموولتائیک با سیستم های PV

رویکردهای طراحی سیستم

با افزودن فناوری ترموولتائیک می توانید سیستم خورشیدی خود را بهتر کار کند. به این ترتیب هم از نور خورشید و هم از گرمای اضافی برای تولید برق بیشتر استفاده می کنید. راه‌های زیادی برای ساخت این سیستم‌ها وجود دارد و هر کدام نکات مثبت خود را برای قدرت‌سازی دارند.

در اینجا جدولی وجود دارد که برخی از بهترین طراحی های سیستم را فهرست می کند:

طراحی سیستم	ویژگی های کلیدی	مزایای عملکرد
سیستم هیبریدی فتوولتائیک-ترموالکتریک	طراحی یکپارچه	بهتر از استفاده از سیستم های فتوولتائیک به تنهایی
لوله فتوولتائیک-ترموالکتریک-هیت	برای سیستم های متمرکز خوب است	بهتر عمل می کند زیرا به خوبی خنک می شود
ماژول های PV و ترموالکتریک یکپارچه	از نانومواد مبتنی بر پارافین استفاده می کند	مشکلات گرما و گرد و غبار را متوقف می کند، ماندگاری بیشتری دارد
سیستم PV هم افزایی	خلأهای تحقیقاتی را پر می کند	به طور کلی قدرت بیشتری ایجاد می کند
ژنراتورهای ترکیبی فتوولتائیک و ترموالکتریک	از گرمای هدر رفته استفاده می کند	قدرت بیشتری می دهد و کارآمدتر عمل می کند

نکته: همیشه سیستم خود را خنک نگه دارید اگر آن را خوب خنک نکنید، به خوبی کار نمی کند و برق کمتری دریافت خواهید کرد.

وقتی سیستم خود را برنامه ریزی می کنید، باید سعی کنید تا آنجا که می توانید انرژی دریافت کنید. در اینجا برخی از آنها وجود دارد چیزهای مهمی که باید در مورد آنها فکر کنید :

طرح	توضیحات
روش های خنک کننده	از سینک های حرارتی، باله های خنک کننده یا فن ها برای خنک نگه داشتن دستگاه ها استفاده کنید.
مواد پیشرفته	مواد ترموالکتریک قوی و چیدمان های PV هوشمند را انتخاب کنید.
سیستم های کنترل	برای بهترین نتایج، کنترل هایی مانند MPPT را اضافه کنید.
بهینه سازی ویژه برنامه	سیستم خود را برای آب و هوا و نیازهای انرژی خود تغییر دهید.

اگر این ایده ها را دنبال کنید، سیستم تجدیدپذیر شما بهتر کار می کند و عمر طولانی تری خواهد داشت.

یکپارچه سازی دستگاه ترموفوولتائیک

با افزودن a می توانید سیستم خود را قوی تر کنید دستگاه ترموفتوولتائیک . این دستگاه با یک جاذب خورشیدی کار می کند که نور خورشید را می گیرد. جاذب گرما را به سلول خاصی به نام سلول حرارتی می فرستد. این سلول از گرما برای ایجاد جریان استفاده می کند. نور حاصل از این مرحله سپس به یک سلول فتوولتائیک می رود که آن را به برق تبدیل می کند. این راه‌اندازی به شما امکان می‌دهد از نور خورشید و گرمای ذخیره‌شده استفاده کنید، بنابراین سیستم شما حتی زمانی که هوا ابری است کار می‌کند.

وقتی از فناوری tpv استفاده می کنید، گرما و نور را به روشی هوشمند به هم متصل می کنید. این به شما کمک می کند انرژی بیشتری از همان فضا دریافت کنید. شما همچنین با استفاده از انرژی پاک بیشتر و هدر دادن کمتر به سیاره زمین کمک می کنید. اکنون بسیاری از شرکت ها از این سیستم ها برای تولید برق بیشتر و کاهش آلودگی استفاده می کنند.

مزایای ترموولتائیک برای تولید انرژی

دستاوردهای بهره وری

فناوری ترموولتائیک می تواند به عملکرد بهتر سیستم خورشیدی شما کمک کند. وقتی از پانل های فتوولتائیک و دستگاه های ترموالکتریک یا ترموفوتوولتائیک استفاده می کنید، انرژی بیشتری از همان نور خورشید دریافت می کنید. این بدان معناست که بدون نیاز به فضای بیشتر، برق بیشتری تولید می کنید.

در اینجا جدولی وجود دارد که نشان می دهد با یک سیستم هیبریدی چقدر قدرت بیشتری دریافت می کنید:

نوع سیستم	قدرت خروجی (W)	راندمان تبدیل (%)
سیستم PV سنتی	8.78	11.6
سیستم هیبریدی PV-TEG	10.84	14
افزایش دهید	19%	17%

الف سیستم هیبریدی 19 درصد قدرت خروجی بیشتر و 17 درصد بازده بیشتر به شما می دهد. برخی از طرح‌های جدید، مانند فتوولتائیک‌های چند کریستالی با ماژول‌های بیسموت تلورید، افزایش 5 درصدی برق و افزایش 6 درصدی راندمان را نشان می‌دهند. مطالعات شبیه سازی نیز افزایش توان 7 درصدی را نشان می دهد که به بازدهی تقریباً 19 درصد می رسد. این نتایج نشان می دهد که پنل های خورشیدی شما می توانند با این فناوری بسیار بهتر کار کنند.

توجه: تبدیل گرمای اضافی به برق سیستم شما را قوی تر و کارآمدتر می کند.

استفاده از گرمای زباله

بیشتر پنل های خورشیدی انرژی زیادی را به عنوان گرما از دست می دهند. می توانید با استفاده از گرمای اتلاف با تکنولوژی ترموولتائیک یا tpv این مورد را تغییر دهید. اگر یک ترموسل مایع را به ماژول خورشیدی خود اضافه کنید، می توانید گرمای از دست رفته را دوباره دریافت کنید. این مرحله به سیستم شما کمک می کند تا برق بیشتری تولید کند و بهتر کار کند.

یک سیستم هیبریدی مانند این می تواند به بازده تبدیل 20.70 درصد و چگالی توان الکتریکی 207.0 W/m⊃2 برسد. این یک پیشرفت 7.64 درصدی نسبت به پنل های خورشیدی معمولی است. استفاده از گرمای هدر رفته به سیستم شما کمک می کند تا از انرژی بهتر استفاده کند و بیشترین استفاده را از نور خورشید داشته باشد.

• از سوخت فسیلی کمتری استفاده می کند

• انتشار کربن را کاهش می دهد

• به رسیدن به اهداف «کربن دوگانه» کمک می کند

• بازده انرژی را بین 5 تا 15 درصد افزایش می دهد.

• به شما امکان می دهد هم برق و هم گرما را از خورشید به طور همزمان تولید کنید

شما با استفاده از انرژی های تجدیدپذیر بیشتر و ایجاد آلودگی کمتر به سیاره زمین کمک می کنید.

عملیات گسترده

دستگاه های ترموولتائیک به منظومه شمسی شما کمک می کنند تا مدت بیشتری کار کند. این سیستم ها با غروب خورشید متوقف نمی شوند. آنها از گرمای ذخیره شده یا تغییرات دما برای حفظ برق در شب یا زمانی که هوا ابری است استفاده می کنند.

ویژگی های کلیدی	شرح
تولید برق پیوسته	سیستم PV-TEG-PCM برق را در تمام روز و شب تامین می کند.
مدیریت دما	مواد تغییر فاز (PCM) گرمای بیش از حد را متوقف می کند و در شب کمک می کند.
کارایی سیستم هیبریدی	PV، TEG و PCM را برای استفاده بهتر از انرژی ترکیب می کند.

یافته های کلیدی	شرح
تولید برق در شب	TEG به شما امکان می دهد در شب با استفاده از تغییرات دما برق تولید کنید.
بهبود عملکرد در روز	سیستم های خنک کننده گرمای بیش از حد را متوقف می کنند و به کارایی در طول روز کمک می کنند.
کاربردهای عملی	حتی بعد از غروب آفتاب می توانید از این سیستم برای چراغ ها و موارد دیگر استفاده کنید.

ساعت‌های بیشتری انرژی دریافت می‌کنید، بنابراین می‌توانید از سیستم خود برای کارهای بیشتری استفاده کنید. در کارخانه ها و مزارع، این به صرفه جویی در مصرف انرژی و کاهش هزینه ها کمک می کند. شما همچنین با استفاده از کربن کمتر در بسیاری از مناطق مانند کارخانه ها، گرمایش آب خورشیدی، نمک زدایی، کشاورزی و خنک کننده خورشیدی به سیاره زمین کمک می کنید.

نکته: استفاده از سیستم‌های تجدیدپذیر با فناوری ترموولتائیک به ایجاد آینده‌ای پاک‌تر و سبزتر کمک می‌کند.

تاثیر دنیای واقعی و پتانسیل آینده

کاربردهای صنعتی و تجاری

فناوری ترموفوولتائیک امروزه در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می گیرد. کارخانه ها از آن برای بدست آوردن استفاده می کنند نیروی حاصل از گرمای هدر رفته . این به صرفه جویی در انرژی و کاهش آلودگی کمک می کند. دستگاه های ترموفتوولتائیک نیز در الکترونیک قابل حمل هستند. آنها برق بی صدا و ثابت می دهند. برخی از نیروگاه های هسته ای از این فناوری برای برق بی صدا استفاده می کنند. سیستم های ذخیره سازی شبکه از الکتریسیته ترموفوتوولتائیک برای ذخیره و در صورت نیاز برق استفاده می کنند. این کاربردها به شما کمک می کند تا انرژی بیشتری از هر منبعی دریافت کنید.

• از گرمای هدر رفته در کارخانه ها نیرو می گیرد

• به وسایل الکترونیکی قابل حمل انرژی می دهد

• انرژی بی صدا را از انرژی هسته ای می سازد

• به ذخیره سازی شبکه کمک می کند تا انرژی را بهتر مدیریت کند

می‌توانید نمونه‌های واقعی را بیابید که نشان می‌دهند این کار چگونه کار می‌کند:

ناحیه برنامه	توضیحات
بازیابی حرارت زباله های صنعتی	فناوری TPV گرمای اتلاف داغ کارخانه ها را به برق تبدیل می کند. این باعث صرفه جویی در انرژی و کاهش آلودگی می شود.
نظامی و هوافضا	سیستم های TPV بی صدا و قابل اعتماد هستند. آنها برای ابزارهای راه دور و وسایل نقلیه بدون قطعات متحرک به خوبی کار می کنند.
مصرف کننده و مسکونی	سیستم‌های خانگی جدید از TPV هم برای گرما و هم برای برق استفاده می‌کنند، مخصوصاً در جاهایی که هزینه‌های برق بالاست.
سیستم های لاکهید مارتین TPV	این سیستم های نظامی در مکان های سخت 50 تا 200 وات نیرو تولید می کنند و برای مدت طولانی دوام می آورند.

چالش ها و پیشرفت ها

هنگام استفاده از ترموفتوولتائیک برای برق، مشکلاتی وجود دارد. بسیاری از سیستم ها گرما را به خوبی به برق تبدیل نمی کنند. مقداری انرژی به دلیل نوترکیبی غیر تشعشعی و تلفات اهمی از بین می رود. ساختن مواد خوب در مقادیر زیاد سخت است. گرما می تواند فرار کند و محدودیت های طراحی می تواند به عملکرد سیستم آسیب برساند. دمای بالا می تواند مشکلاتی ایجاد کند و هزینه آن همچنان بالاست.

محدودیت	شرح
راندمان تبدیل گرما به برق پایین	اکثر سیستم های TPV گرما را به خوبی به برق تبدیل نمی کنند.
نوترکیبی غیر تشعشعی و تلفات اهمی	مقداری انرژی به دلیل مقاومت سیستم و سایر فرآیندها از بین می رود.
چالش های تولید	ساختن مواد خوب در مقادیر زیاد سخت است، بنابراین سیستم ها کارایی کمتری دارند.
از دست دادن حرارت انگلی	راه های بهتری برای جلوگیری از خروج گرما مورد نیاز است.
قابلیت اطمینان مکانیکی و حرارتی	گرمای زیاد می تواند سیستم های TPV را کمتر قابل اعتماد کند.
هزینه	سیستم های TPV هنوز گران هستند، بنابراین افراد زیادی از آنها استفاده نمی کنند.
محدودیت های طراحی	ایده های طراحی قدیمی کارکرد خوب قطره چکان های حرارتی را در زندگی واقعی سخت می کند.

ایده های جدید به رفع این مشکلات کمک می کند. موادی مانند اسکوترودیت ها و سیلیکون ژرمانیوم اکنون برای استفاده ترموالکتریک بهتر عمل می کنند. دانشمندان در حال ساخت ژنراتورهای ترموالکتریک سبک، قابل خم شدن و پوشیدنی هستند. نانومواد و هیت سینک ها به ثابت نگه داشتن دما کمک می کنند. الکترونیک نرم به مدیریت قدرت و تولید انرژی بیشتر کمک می کند. دستگاه های ترموالکتریک اکنون در کارخانه ها، بیمارستان ها و سیستم های خورشیدی استفاده می شوند. این چیزهای جدید به تولید انرژی بیشتر و ایجاد انرژی پاک و ذخیره سازی بهتر کمک می کند.

با استفاده از فناوری های ترموولتائیک و ترموفوتوولتائیک می توانید انرژی خورشیدی بیشتری دریافت کنید. این سیستم ها گرمایی را که هدر می رود می گیرند و آن را به برق تبدیل می کنند. این باعث می شود که تنظیم انرژی شما بهتر عمل کند و به محیط زیست کمک کند. در اینجا نحوه کار آنها آمده است:

مکانیسم	شرح
کنترل طیفی	نور مناسب را با سلول برای نتایج بهتر مطابقت می دهد.
تابش میدان نزدیک	از تونل فوتون برای صرفه جویی در فضا و استفاده خوب از انرژی استفاده می کند.
طراحی مبدل حرارتی	قطعات را در کنار هم قرار می دهد تا قدرت بیشتری تولید کند و انرژی کمتری از دست بدهد.
دستاوردهای بهره وری	سلول های پیشرفته می توانند تا 44 درصد بازدهی داشته باشند.

این چیزهای خوب را نیز دریافت می کنید:

• گرمای تلف شده را بدون نیاز به زمین بیشتر پس بگیرید.

• صدای کمتری ایجاد کنید و آلودگی حرارتی کمتری ایجاد کنید.

• به خنک تر ماندن شهرها کمک کنید.

هر ساله افراد بیشتری از این فناوری ها استفاده می کنند. دولت ها و شرکت ها برای به دست آوردن پول هزینه می کنند سیستم انرژی پاک بهتر های دستگاه های ترموولتائیک و ترموفتوولتائیک برای انرژی های تجدیدپذیر در آینده بسیار مهم خواهند بود.

سوالات متداول

تفاوت اصلی بین دستگاه های ترموولتائیک و ترموفتوولتائیک چیست؟

دستگاه های ترموولتائیک گرما را به برق تبدیل می کنند. دستگاه های ترموفتوولتائیک از چیزهای بسیار داغ استفاده می کنند و بر نور مادون قرمز تمرکز می کنند. هر دو به شما کمک می‌کنند انرژی بیشتری دریافت کنید، اما دستگاه‌های ترموفوتوولتائیک با گرمای بالاتر بهترین عملکرد را دارند.

آیا می توانید فناوری ترموولتائیک را به هر سیستم پنل خورشیدی اضافه کنید؟

شما می توانید دستگاه های ترموولتائیک را بر روی اکثر پنل های خورشیدی قرار دهید. ابتدا باید طراحی و فضای سیستم خود را بررسی کنید. خنک کننده خوب و قرارگیری هوشمند به شما کمک می کند بهترین نتیجه را بگیرید.

چقدر برق بیشتر می توانید با یک سیستم ترموولتائیک PV هیبریدی دریافت کنید؟

شما می توانید 15٪ تا 20٪ برق بیشتر با این سیستم برخی از سیستم ها حتی سودهای بزرگ تری می دهند. مقدار دقیق بستگی به طراحی سیستم شما و محل زندگی شما دارد.

به نظر شما امروزه در کجا از فناوری ترموفوولتائیک بیشتر استفاده می شود؟

منطقه	مثال استفاده
کارخانه ها	تامین انرژی از گرمای هدر رفته
نظامی	قدرت بی صدا برای تجهیزات
خانه ها	هم تولید گرما و هم برق

این فناوری را در مکان هایی مشاهده می کنید که می خواهند در مصرف انرژی صرفه جویی کنند یا از گرمای اتلاف استفاده کنند.