Դիտումներ՝ 0 Հեղինակ՝ Կայքի խմբագիր Հրապարակման ժամանակը՝ 2025-11-03 Ծագում. Կայք
Ջերմությունը էլեկտրաէներգիայի վերածելու համար կարող եք օգտագործել ջերմաէլեկտրական բջիջներ և ջերմաֆոտոգոլտաներ: Սա աշխատում է պարզ, բայց խելացի գործընթացով: Երբ ինչ-որ բան տաք է, այն էներգիա է տալիս: Այս էներգիան դուրս է գալիս որպես փոքրիկ փաթեթներ, որոնք կոչվում են ֆոտոններ: Հատուկ բջիջը վերցնում է այս ֆոտոնները: Եթե ֆոտոններն ունեն բավականաչափ էներգիա, նրանք ստիպում են էլեկտրոններին շարժվել բջջում: Այս շարժումը ստեղծում է էլեկտրականություն: Ստորև բերված աղյուսակը ցույց է տալիս յուրաքանչյուր քայլ .
| Քայլի | նկարագրություն |
|---|---|
| 1 | Տաք առարկան ջերմային ճառագայթում է տալիս ֆոտոնների տեսքով։ |
| 2 | Ֆոտովոլտային բջիջը ընդունում է այս ֆոտոնները, որոնք համապատասխանում են արտանետվող էներգիային: |
| 3 | Բավական էներգիայով ֆոտոնները գրգռում են կիսահաղորդչային նյութի էլեկտրոնները: |
| 4 | Էլեկտրական դաշտը մղում է ազատ էլեկտրոնները դեպի էլեկտրոդներ՝ առաջացնելով էլեկտրականություն։ |
Ջերմավոլտային բջիջները ջերմությունը վերածում են էլեկտրականության: Նրանք դա անում են տաք իրերից ֆոտոններ վերցնելով: Այս ֆոտոնները ստիպում են էլեկտրոններին շարժվել և ստեղծել էլեկտրական հոսանք:
Ջերմաֆոտովոլտային տեխնոլոգիան ավելի լավ է աշխատում հատուկ նյութերի հետ: Այս նյութերը բռնում են ցածր էներգիայի ինֆրակարմիր ֆոտոններ: Սա տեխնոլոգիան լավ է դարձնում շատ էներգետիկ համակարգերի համար:
Այն Ջերմաֆոտոգոլտային համակարգերի հիմնական մասերն են տաք արտանետիչը, ջերմաֆոտովոլտային բջիջը, արտացոլող հայելիները և հովացման համակարգը: Այս մասերն օգնում են ավելի լավ դարձնել էներգիայի փոխակերպումը:
Ջերմաֆոտոգոլտային տեխնոլոգիայի նոր բարելավումները այն ավելի արդյունավետ են դարձրել: Այժմ այն կարող է աշխատել ավելի քան 41% արդյունավետությամբ: Սա այն լավ ընտրություն է դարձնում գործարանների և հեռավոր վայրերի համար, որոնք էլեկտրաէներգիայի կարիք ունեն:
Ջերմավոլտային համակարգերը կարող են օգտագործվել բազմաթիվ ձևերով: Նրանք օգնում են խնայել էներգիան՝ օգտագործելով թափոնների ջերմությունը, դարձնելով շարժական էներգիա և նույնիսկ տիեզերական առաքելությունների սնուցում: Սա օգնում է էներգախնայողությանը և ավելի կայուն լինելուն:
Ջերմավոլտային բջիջները օգնում են փոխել ջերմությունը էլեկտրականության : Նրանք դա անում են՝ էներգիա վերցնելով ինչ-որ տաք բանից: Տաք առարկան էլեկտրամագնիսական ճառագայթ է արձակում։ Բջիջը բռնում է այս ճառագայթումը: Բջջի ներսում կիսահաղորդիչը ստիպում է էլեկտրոններին շարժվել: Երբ էլեկտրոնները շարժվում են, նրանք էլեկտրական հոսանք են առաջացնում: Դուք կարող եք տեսնել, որ դա տեղի է ունենում, երբ ջերմաէլեկտրական բջիջը գտնվում է ջերմության աղբյուրի մոտ և սկսում է էներգիա արտադրել:
Ջերմավոլտային բջիջները օգտագործում են ֆոտոգալվանային էֆեկտ . Այս ազդեցությունը տեղի է ունենում, երբ էլեկտրամագնիսական ճառագայթումը հարվածում է կիսահաղորդիչին: Այն ստիպում է էլեկտրոններին շարժվել բջջի ներսում: Բջիջը հավաքում է այս շարժվող էլեկտրոնները և ուղարկում դրանք դեպի շղթա: Սա ձեզ էլեկտրականություն է տալիս: Հիմնական նպատակը պարզ և արդյունավետ եղանակով ջերմությունը էլեկտրականության վերածելն է։
Ջերմաֆոտովոլտային տեխնոլոգիան կառուցված է ջերմաէլեկտրական բջիջների վրա: Այն օգտագործում է հատուկ ֆոտոգալվանային բջիջներ, որոնք կարող են ավելի շատ տեսակի էներգիա որսալ: Այս բջիջները լավ են որսալ ավելի ցածր էներգիայի ինֆրակարմիր ֆոտոններ: Նրանք օգտագործում են առաջադեմ կիսահաղորդչային նյութեր՝ որոշակի տիրույթով։ Բեռնաթափը օգնում է բջիջին ավելի շատ էներգիա վերցնել ջերմությունից:
Ջերմաֆոտովոլտաիկ սարքերն աշխատում են՝ խցին մոտ դնելով տաք արտանետիչ: Էմիտերը տալիս է էլեկտրամագնիսական ճառագայթում: Բջիջը վերցնում է այս էներգիան և այն վերածում էլեկտրականության: Դուք կարող եք գտնել այս գործընթացը նոր էներգետիկ համակարգերում, որոնք ցանկանում են ավելի լավ արդյունավետություն և կատարողականություն.
Դուք կարող եք զարմանալ, թե ինչպես են ջերմաէլեկտրական բջիջները և ջերմաֆոտովոլտային տեխնոլոգիաները նման կամ տարբեր: Երկուսն էլ օգտագործում են կիսահաղորդիչներ և ֆոտոգալվանային էֆեկտ՝ ջերմությունից էլեկտրականություն արտադրելու համար: Երկուսն էլ էլեկտրամագնիսական ճառագայթման կարիք ունեն էներգիա ստանալու համար: Սակայն ջերմաֆոտովոլտաիկ տեխնոլոգիան օգտագործում է ավելի լավ նմուշներ և նյութեր: Սա օգնում է ավելի արդյունավետ աշխատել և ավելի շատ էներգիա բռնել:
Ահա մի աղյուսակ, որը ցույց է տալիս հիմնական նմանությունները.
| Առանձնահատկություններ | Ջերմային բջիջներ | Ջերմաֆոտոէլեկտրական տեխնոլոգիա |
|---|---|---|
| Փոխակերպված ճառագայթման տեսակը | Էլեկտրամագնիսական | Էլեկտրամագնիսական |
| Ֆոտոնային էներգիա | Ավելի բարձր էներգիա | Ավելի ցածր էներգիայի ինֆրակարմիր ֆոտոններ |
| Օգտագործված նյութ | Կիսահաղորդիչ | Կիսահաղորդիչ հատուկ տիրույթով |
| Էլեկտրաէներգիայի արտադրության մեխանիզմ | Էլեկտրոնի գրգռում | Էլեկտրոնի գրգռում |
Այժմ տեսեք ջերմաֆոտոէլեկտրական և այլ ջերմային էլեկտրաէներգիայի տեխնոլոգիաների հիմնական տարբերությունները.
| Aspect | Thermophotovoltaic (TPV) | Thermoelectric Technologies |
|---|---|---|
| Էներգիայի փոխակերպման մեխանիզմ | Ջերմային ճառագայթումը վերածում է էլեկտրականության | Ջերմաստիճանի տարբերությունները վերածում է էլեկտրականության |
| Արդյունավետություն | Տեսական սահմանները 30-40%, կոմերցիոն 5-20% | Առևտրային 5-8%, լաբորատոր մինչև 10-12% |
| Նյութի կազմը | Մասնագիտացված ֆոտոգալվանային բջիջներ՝ առաջադեմ դիզայնով | Տարբեր կիսահաղորդչային նյութեր |
| Դիմումի համապատասխանություն | Արդյունավետության բարելավման շնորհիվ ավելի կենսունակ է առևտրային ծրագրերի համար | Ծրագրերի մեծ մասում սահմանափակված է ցածր արդյունավետությամբ |
Հուշում. Ջերմաֆոտոգոլտային բջիջները կարող են հասնել ավելի բարձր արդյունավետություն : Դրանք կարող են օգտագործվել ավելի շատ տեսակի էներգետիկ համակարգերում:
Ջերմաֆոտովոլտաիկ տեխնոլոգիան թույլ է տալիս ջերմությունը վերածել ուղիղ էլեկտրականության: Ձեզ անհրաժեշտ չեն շարժվող մասեր կամ լրացուցիչ քայլեր: Հիմնական գաղափարը ֆոտոգալվանային էֆեկտն է։ Երբ տաք արտանետիչը էներգիա է տալիս, բջիջը ընդունում է այն: Բջիջն օգտագործում է իր կիսահաղորդիչը՝ էլեկտրոնները շարժելու համար: Այս շարժվող էլեկտրոնները ստեղծում են էլեկտրական հոսանք:
Ահա մի աղյուսակ, որը բացատրում է հիմնական ֆիզիկական սկզբունքները.
| Հիմնական սկզբունքի | նկարագրություն |
|---|---|
| Ֆոտովոլտային էֆեկտ | Տաք մարմնի էլեկտրամագնիսական ճառագայթումը էլեկտրաէներգիա է արտադրում ՖՎ բջիջում: |
| Արդյունավետություն | Էլեկտրաէներգիայի ելքային հարաբերակցությունը տաք արտանետիչից մինչև ՖՎ մարտկոց ջերմության ընդհանուր ճառագայթային փոխանցման հարաբերակցությունը: |
| Հզորության խտություն | Էլեկտրական էներգիայի թողարկումը մեկ միավորի տարածքի վրա, որը կարևոր է համակարգի աշխատանքի համար: |
| Մոտ դաշտային էֆեկտներ | Լրացուցիչ էներգիայի փոխանցումը տեղի է ունենում, երբ արտանետիչը շատ մոտ է բջիջին: |
Դուք կարող եք տեսնել, որ ջերմաֆոտովոլտային սարքերն օգտագործում են այս գաղափարները՝ ջերմությունից ավելի շատ էներգիա ստանալու համար: Կիսահաղորդիչի պատրաստման ձևը և արտանետիչի և բջիջի տեղադրումը մեծ նշանակություն ունեն: Եթե դուք օգտագործում եք ճիշտ նյութեր և պահում եք արտանետիչը մոտ, կարող եք ստիպել բջիջն ավելի լավ աշխատել և նույն ջերմությունից ավելի շատ էներգիա ստանալ:
Ջերմաֆոտովոլտային համակարգի համար անհրաժեշտ են մի քանի հիմնական մասեր: Յուրաքանչյուր մաս օգնում է ջերմությունը վերածել էլեկտրականության: Ջերմոֆոտովալտային սարքերի մեծ մասը ունեն հետևյալ կարևոր բաղադրիչները.
Hot Emitter : Այս հատվածը շատ տաքանում է և փայլում է էներգիայով: Այն պատրաստված է հատուկ նյութերից։ Այս նյութերը տաքացնելիս մեծ էներգիա են տալիս:
Ջերմաֆոտովոլտաիկ բջիջ : Այս բջիջը գտնվում է արտանետիչի մոտ: Այն օգտագործում է կիսահաղորդիչ՝ տաք արտանետիչից էներգիա բռնելու համար: Բջիջն այս էներգիան վերածում է էլեկտրականության։
Ռեֆլեկտիվ հայելիներ . այս հայելիները չօգտագործված լույսը վերադարձնում են դեպի էմիտեր: Սա օգնում է համակարգին նորից օգտագործել էներգիան և ավելի լավ աշխատել:
Սառեցման համակարգ . լավ աշխատելու համար բջիջը պետք է սառը մնա: Սառեցման համակարգը հեռացնում է լրացուցիչ ջերմությունը: Այն պահում է բջիջը ճիշտ ջերմաստիճանում:
Էլեկտրական շղթա . լարերը և սխեմաները էլեկտրաէներգիան տեղափոխում են բջիջից այնտեղ, որտեղ այն անհրաժեշտ է:
Նշում. Ջերմաֆոտովոլտաիկ բջիջի համար ճիշտ կիսահաղորդիչ ընտրելը շատ կարևոր է: Լավագույն նյութն օգնում է բջիջին ավելի շատ էներգիա բռնել և ավելի լավ աշխատել:
Դուք կարող եք հետևել հեշտ քայլերին՝ տեսնելու, թե ինչպես են ջերմաֆոտովոլտային սարքերը փոխում ջերմությունը էլեկտրականության: Յուրաքանչյուր քայլ օգտագործում է գիտությունը էներգիայի փոխակերպումը իրականացնելու համար:
Ջեռուցեք էմիտերը
Նախ, դուք տաքացնում եք արտանետիչը: Էմիտերը շատ տաքանում է և սկսում է փայլել: Այս փայլը պարզապես սովորական լույս չէ: Այն ունի նաև ինֆրակարմիր լույս, որը շատ էներգիա է պահում:
Արտանետում ֆոտոններ
Տաք թողարկիչը էներգիա է ուղարկում ֆոտոնների տեսքով: Այս ֆոտոնները էմիտորից շարժվում են ջերմաֆոտովոլտային բջիջ։
Ֆոտոնների կլանումը բջջի կողմից
Ջերմաֆոտովոլտային բջիջը պատրաստված է հատուկ կիսահաղորդչից: Այն կլանում է ֆոտոնները։ Բջիջը լավագույնս աշխատում է, երբ ֆոտոնները համընկնում են կիսահաղորդչի տիրույթ : Ցածր տիրույթի բջիջները կարող են ավելի շատ ինֆրակարմիր ֆոտոններ որսալ արտանետիչից:
Էլեկտրոնի գրգռում
Երբ ֆոտոնը հարվածում է կիսահաղորդչին, այն էներգիա է տալիս էլեկտրոնին: Էլեկտրոնը հուզվում է և բարձրանում ավելի բարձր մակարդակ: Այս շարժումը սկսում է էլեկտրոնների հոսք, ինչից էլ սկսվում է էլեկտրականությունը:
Էլեկտրական էներգիայի արտադրություն
Բջջը հավաքում է շարժվող էլեկտրոնները: Այն դրանք ուղարկում է էլեկտրական միացումով: Այժմ դուք ունեք ջերմությունից ստացված էլեկտրաէներգիա:
Ֆոտոնների վերամշակում
Որոշ ֆոտոններ բավարար էներգիա չունեն էլեկտրոնները գրգռելու համար: Ռեֆլեկտիվ հայելիներն այս չօգտագործված ֆոտոնները հետ են ուղարկում էմիտեր: Էմիտերը կարող է դրանք վերցնել և նորից ուղարկել: Սա ստիպում է համակարգը ավելի լավ աշխատել:
Բջջի սառեցում
Սառեցման համակարգը ջերմաֆոտովոլտային բջիջը պահում է ճիշտ ջերմաստիճանում: Եթե բջիջը շատ տաքանում է, այն նույնպես չի աշխատում: Լավ սառեցումը օգնում է պահպանել էներգիայի փոխակերպումը:
Դուք ավելի լավ արդյունքներ եք ստանում բարձր էներգիայի ֆոտոններով և ցածր տիրույթի բջիջներով: Ահա, թե ինչպես են նրանք օգնում ջերմությունը վերածել էլեկտրականության.
Տաք արտանետիչից բարձր էներգիայի ֆոտոններն ավելի շատ էլեկտրոններ են գրգռում կիսահաղորդիչում: Սա նշանակում է, որ դուք նույն ջերմությունից ավելի շատ էլեկտրաէներգիա եք ստանում:
Ցածր տիրույթի բջիջները կարող են ավելի շատ ինֆրակարմիր ֆոտոններ ընդունել: Այս ֆոտոնները շատ էներգիա ունեն, նույնիսկ եթե դուք չեք կարող տեսնել դրանք:
Որոշ համակարգեր օգտագործում են ֆոտոնով ուժեղացված թերմիոնային արտանետում (PETE) : PETE-ում բարձր էներգիայի ֆոտոնները օգնում են ջերմային արտանետման գործընթացին: Սա թույլ է տալիս ավելի հեշտությամբ փոխել ջերմությունը էլեկտրականության:
Ջերմոֆոտովալտային համակարգերը հաճախ օգտագործում են արտացոլող հայելիներ: Այս հայելիները վերամշակում են ֆոտոնները, որոնք չեն կարող գրգռել էլեկտրոնները: Այս ֆոտոնները հետ ուղարկելով էմիտեր՝ դուք ավելի լավ եք դարձնում էներգիայի փոխակերպումը:
Հուշում. Եթե կիսահաղորդչի տիրույթը համապատասխանեցնեք էմիտորից ստացվող ֆոտոնների էներգիային, կարող եք ստիպել բջիջը ավելի լավ աշխատել և նույն ջերմությունից ավելի շատ էլեկտրաէներգիա ստանալ:
Դուք կարող եք տեսնել, որ գործընթացի յուրաքանչյուր մաս աշխատում է միասին: Էմիտերը, բջիջը, հայելիները և հովացման համակարգը օգնում են ջերմությունը վերածել էլեկտրականության: Երբ դուք օգտագործում եք ճիշտ նյութեր և դիզայն, ջերմաֆոտովոլտային տեխնոլոգիան կարող է ձեզ ապահովել բարձր արդյունավետություն և հզոր էներգիայի փոխակերպում:
Ջերմաֆոտովոլտաիկ տեխնոլոգիան օգտագործում է տարբեր տեսակի բջիջներ՝ ջերմությունից էլեկտրականություն արտադրելու համար: Գոյություն ունեն երեք հիմնական տեսակ՝ կիսահաղորդչային հիմքով TPV բջիջներ, մետաղի վրա հիմնված TPV բջիջներ և հիբրիդային TPV նախագծումներ: Յուրաքանչյուր տեսակ աշխատում է իր ձևով, որն օգնում է ավելի շատ էլեկտրաէներգիա ապահովել և ավելի լավ օգտագործել էներգիան:
Ջերմոֆոտովալտային բջիջների մեծ մասը օգտագործում է կիսահաղորդիչներ: Այս նյութերն օգնում են բջիջին ջերմություն ընդունել և այն վերածել էլեկտրականության: Կիսահաղորդիչի տիրույթը որոշում է, թե որ ֆոտոնները կարող է օգտագործել բջիջը: Եթե տիրույթը համընկնում է էմիտերից ստացվող էներգիայի հետ, բջիջն ավելի լավ է աշխատում:
Ահա մի աղյուսակ, որը թվարկում է որոշ տարածված կիսահաղորդչային նյութեր և որքան լավ են
| դրանք | . | աշխատում |
|---|---|---|
| AlGaInAs | 1.2 | 41.1 |
| GaInAs | 1.0 | 41.1 |
| GaAs | 1.4 | 41.1 |
Այս նյութերը կարող են օգնել բջիջին իսկապես լավ աշխատել: Նրանք թույլ են տալիս ջերմաֆոտովոլտաիկ սարքերին ավելի շատ էներգիա ստանալ ջերմությունից:
Որոշ ջերմաֆոտովոլտային բջիջներ կիսահաղորդիչների փոխարեն մետաղներ են օգտագործում: Մետաղական հիմքով TPV բջիջները կարող են աշխատել ավելի բարձր ջերմաստիճաններում: Դուք կարող եք տեսնել այս բջիջները, որտեղ ջերմությունը շատ ուժեղ է: Մետաղները կարող են ավելի շատ ջերմություն ընդունել, բայց միշտ չէ, որ փոխում են էներգիան, ինչպես կիսահաղորդիչները: Երբեմն, բարակ մետաղական շերտերն օգտագործվում են, որպեսզի բջիջը ավելի շատ էներգիա վերցնի և ավելի լավ աշխատի:
Նշում. Մետաղական հիմքով TPV բջիջները կարող են ավելի երկար աշխատել կոշտ վայրերում, բայց դրանք կարող են չաշխատել այնպես, ինչպես կիսահաղորդչային բջիջները:
Հիբրիդային ջերմաֆոտովալտային բջիջները օգտագործում են տարբեր նյութեր կամ ուղիներ ավելի լավ աշխատելու համար: Որոշ բջիջներ օգտագործում են ինչպես կիսահաղորդիչ, այնպես էլ սառեցնող շերտ: Այլ նմուշներում օգտագործվում են այնպիսի բաներ, ինչպիսիք են ֆոտոնային բյուրեղները կամ նանոլարերը՝ վերահսկելու համար, թե ինչպես է բջիջը ներթափանցում և թողնում էներգիա:
Ստորև բերված աղյուսակը ցույց է տալիս, թե ինչպես հիբրիդային դիզայնը կարող է օգնել ջերմաֆոտովոլտային բջիջներին ավելի լավ աշխատել.
| Ուսումնասիրության | արդյունքներ |
|---|---|
| Zhou et al. | Ֆոտոնային բյուրեղյա սառեցնող սարքը TPV բջիջները դարձրեց 18%-ով ավելի լավ: |
| Բլանդրե և այլք: | TPV բջիջներին օգնել է փոխել, թե որքան էներգիա է տրվում: |
| Wu et al. | GaAs նանոլար ՖՎ բջիջները մնացին գրեթե 7K ավելի սառը: |
| Նոր դիզայն | Հատուկ թողարկիչով և GaSb ՖՎ մարտկոցով TPV-PRC համակարգը ստացել է 60% արդյունավետություն 1400K-ում: |
Հիբրիդային ջերմաֆոտովոլտաիկ բջիջները օգնում են ձեզ նույն ջերմությունից ավելի շատ էլեկտրաէներգիա ստանալ: Այս ձևավորումները ստիպում են բջիջներին ավելի լավ աշխատել և էներգիան ավելի արդյունավետ օգտագործել:
Դուք կարող եք այնպես անել, որ ջերմաֆոտովոլտային համակարգերն ավելի լավ աշխատեն՝ դիտարկելով մի քանի հիմնական բաներ: Այն, թե ինչպես եք վարվում ջերմային ճառագայթման հետ, շատ կարևոր է ջերմությունից ավելի շատ էներգիա ստանալու համար: Կիսահաղորդիչը պետք է համապատասխանի էմիտերից ստացվող էներգիային: Եթե մակաբույծների կլանումը շատ ցածր պահեք, բջիջն ավելի լավ կաշխատի։ Լիցքակիրների կառավարումն օգնում է դադարեցնել էներգիայի կորուստը բջջի ներսում: Հզոր նյութերի օգտագործումն օգնում է իրական արդյունքներն ավելի մոտեցնել լաբորատոր թեստերին:
| Գործոնի | նկարագրություն |
|---|---|
| Ջերմային ճառագայթման կառավարում | Ջերմային ճառագայթումը վերահսկելու նոր եղանակները կարող են համակարգերը շատ ավելի արդյունավետ դարձնել: |
| Լիցքավորման կրիչի կառավարում | Ոչ ճառագայթային ռեկոմբինացիայի և օհմական կորուստների ֆիքսումն օգնում է բջիջին ավելի լավ աշխատել: |
| Նյութերի արտադրություն | Լավ նյութերը մեծ մասշտաբով օգնում են փակել փորձարկման և իրական օգտագործման միջև եղած բացը: |
| Մակաբուծային կլանումը | Բարձր արդյունավետության համար անհրաժեշտ է մակաբույծների շատ ցածր կլանումը: |
| Վերականգնող ջերմաֆոտոգոլտաներ | Այս գաղափարը օգնեց հասնել ռեկորդային 32% արդյունավետության 1182 °C ջերմաստիճանում: |
Հուշում. Դուք կարող եք ստիպել բջիջների ավելի լավ աշխատել, եթե կիսահաղորդչային տիրույթը համընկնի էմիտերից ստացվող ֆոտոնների էներգիայի հետ:
Ջերմաֆոտովալտային տեխնոլոգիան վերջին շրջանում շատ ավելի լավացել է: Գիտնականները ստեղծել են սարքեր, որոնք հասնում են մինչև 41.1% արդյունավետություն 2400 °C ջերմաստիճանում : NREL-ի բջիջներն օգտագործում են հատուկ կիսահաղորդիչներ և հեռացել են ավելի քան 35% արդյունավետություն : Antora Energy-ն ջերմություն պահելու համար օգտագործում է էժան, սովորական պինդ նյութեր, ինչը շատ ավելի էժան է դարձնում պահեստավորումը: MIT-ն ունի նոր սարքերի դիզայն, որոնք նվազեցնում են ծախսերը և բարձրացնում արդյունավետությունը: Որոշ խմբեր ստեղծել են ջերմային արտանետիչներ, որոնք օգտագործում են քվանտային ֆիզիկայի գաղափարներ՝ ավելի քան 60% արդյունավետություն ստանալու համար:
| Առաջընթաց | Նկարագրություն | Արդյունավետության ազդեցություն |
|---|---|---|
| NREL-ի TPV բջիջները | InGaAs TPV բջիջները ֆինանսավորվում են ARPA-E-ի և Shell-ի կողմից: | Արդյունավետությունը ավելի քան 35%: |
| Antora Energy-ի տեխնոլոգիան | Բարձր ջերմաստիճանի ջերմության պահպանում սովորական պինդ նյութերով: | Պահպանման արժեքը շատ ավելի ցածր է, քան մարտկոցները: |
| MIT-ի բարձր թողունակության սարքեր | Սարքի նոր դիզայն՝ TPV-ի ավելի լավ արդյունավետության համար: | Ծախսերի և արդյունավետության մեծ ձեռքբերումներ: |
Դուք կարող եք տեսնել, թե ինչպես Ջերմաֆոտովոլտային համակարգերը համեմատվում են ջերմությունը էլեկտրաէներգիայի վերածելու այլ եղանակների հետ: Ջերմոէլեկտրական գեներատորները լավագույնս աշխատում են ավելի ցածր ջերմաստիճաններում: Բայց ջերմաֆոտովոլտային համակարգերն ավելի լավ են աշխատում ավելի բարձր ջերմաստիճաններում: Երբ դուք օգտագործում եք 1000 Կ-ից բարձր ջերմաֆոտոէլեկտրական բջիջ, դուք ստանում եք ավելի շատ էներգիա և ավելի լավ արդյունքներ:
| Ջերմաստիճանի միջակայք (K) | TEG Performance | TPV Performance |
|---|---|---|
| Մինչև 600 | Ավելի լավ է աշխատում | Ոչ այնքան լավ |
| 600-ից 1000 | Բարձր ջերմաստիճանի TEGs | Մոտավորապես նույնը |
| 1000-ից բարձր | Ոչ այնքան լավ | Ավելի լավ է աշխատում |
| 2000-ից բարձր | Չի օգտագործվում | Բջիջը շատ է տաքանում |
Նշում. Ջերմաֆոտովոլտային համակարգերը լավագույնն են, երբ անհրաժեշտ է շատ բարձր ջերմությունը վերածել էլեկտրականության:
Ջերմաֆոտովոլտաիկ տեխնոլոգիան թույլ է տալիս մեզ շատ առումներով ջերմությունը վերածել էներգիայի: Այս համակարգերը կարող եք գտնել մեծ գործարաններում, փոքր գաջեթներում և նույնիսկ նոր շուկաներում: Յուրաքանչյուր օգտագործումը օգտվում է նրանից, թե ինչպես են ջերմաֆոտովոլտային բջիջները էլեկտրականություն արտադրում ջերմությունից: Նրանք դա անում են հետ բարձր արդյունավետություն.
Ջերմոֆոտովալտային համակարգերն օգնում են արդյունաբերությանը և էլեկտրացանցեր : շատ Այս օգտագործումը խնայում է էներգիան և նվազեցնում ծախսերը:
Ցանցային մասշտաբով էներգիայի պահեստավորումը պահպանում է վերականգնվող էներգիան որպես ջերմություն: Ավելի ուշ, այն անհրաժեշտության դեպքում ջերմությունը վերադառնում է էլեկտրականության:
Թափոնների ջերմության վերականգնումն օգտագործում է ջերմաֆոտովոլտային բջիջներ՝ կորցրած ջերմությունը բռնելու համար: Այս ջերմությունը գալիս է գործարաններից և էլեկտրակայաններից: Բջիջները այն վերածում են նոր էներգիայի։
Այս արդյունաբերական օգտագործման շուկան արագ աճում է: Ահա մի քանի գնահատականներով աղյուսակ.
| Աղբյուրի | գնահատված շուկայի չափը | Տարի |
|---|---|---|
| Դաշնակից շուկայի հետազոտություն | $400,2 մլն | 2032 |
| Թափանցիկ շուկայի հետազոտություն | $17,4 մլն | 2031 |
| Ճանաչողական շուկայի հետազոտություն | 1,2 միլիարդ դոլար | 2033 |
Ջերմաֆոտովոլտաիկ տեխնոլոգիան օգնում է խոշոր ընկերություններին ավելի լավ օգտագործել էներգիան և ավելի քիչ վատնել:
Ջերմաֆոտովոլտային բջիջները օգտակար են մարդկանց և հեռավոր վայրերի համար: Այս համակարգերը ուժ են տալիս այնտեղ, որտեղ այլ ընտրությունները կարող են չաշխատել:
Դյուրակիր էներգիայի արտադրությունը օգտագործում է փոքր գեներատորներ: Սրանք խարույկներից կամ շարժիչներից ջերմությունը վերածում են էլեկտրականության:
Ավտոմոբիլային կիրառությունները վերցնում են թափոնների ջերմությունը մեքենաների շարժիչներից: Սա օգնում է մեքենաներին ավելի լավ օգտագործել վառելիքը:
Ռադիոիզոտոպային ջերմաֆոտովոլտային համակարգերը տալիս են երկարատև հզորություն: Նրանք աշխատում են հեռավոր վայրերում կամ տիեզերական առաքելություններում։
Այս կիրառությունները ցույց են տալիս, թե ինչպես են ջերմաֆոտովոլտային բջիջները էներգիա բերում այն վայրերին, որոնք դրա կարիքն ամենաշատն ունեն:
Ապագայում կհայտնվեն ջերմաֆոտովոլտային նոր կիրառումներ։ Շատ գաղափարներ փորձարկվում են այն շուկաների համար, որոնք հզոր և արդյունավետ էներգիայի կարիք ունեն:
| Դիմումի տեսակի | նկարագրություն |
|---|---|
| Ռազմական և տիեզերական ծրագրեր | Ջերմաֆոտովոլտային համակարգերը կոշտ վայրերում տալիս են բարձր հզորություն և արդյունավետություն: |
| Թափոնների ջերմության վերականգնում | Ավելի շատ գործարաններ կօգտագործեն այս համակարգերը՝ թափոնների ջերմությունը էլեկտրաէներգիայի վերածելու համար: |
| Ջերմային էներգիայի պահեստավորում | Դուք կարող եք պահպանել ջերմությունը և անհրաժեշտության դեպքում այն փոխել էլեկտրականության: |
| TPV մարտկոցներ | Նոր մարտկոցները էներգիան կպահեն որպես ջերմություն և կօգտագործեն ջերմաֆոտովոլտային բջիջներ՝ էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար: |
Ջերմաֆոտովոլտային տեխնոլոգիան կշարունակի աճել. Մարդիկ ցանկանում են ավելի լավ միջոցներ օգտագործել էներգիան և լինել ավելի արդյունավետ շատ ոլորտներում:
Ջերմաֆոտովոլտաիկ տեխնոլոգիան էներգիա ստանալու համար շատ լավ կողմեր ունի: Այն կարող է ջերմությունը վերածել էլեկտրականության՝ առանց շարժվող մասերի։ Սա նշանակում է, որ այն աշխատում է հանգիստ և արագ չի փչանում: Այս համակարգերը օգտակար են այն վայրերում, որտեղ էներգիայի այլ տեսակներ լավ չեն աշխատում: Դուք կարող եք դրանք օգտագործել հեռավոր վայրերում էլեկտրաէներգիայի, տիեզերական ուղևորությունների և մեքենաների լրացուցիչ ջերմության համար:
Ջերմաֆոտովոլտաիկ բջիջները կարող են մեծ քանակությամբ էներգիա պահել փոքր տարածքում: Դուք կարող եք ջերմություն պահել և էլեկտրաէներգիա արտադրել, երբ դրա կարիքը ունեք: Այս համակարգերը կարող են օգտագործել ջերմություն բազմաթիվ աղբյուրներից, ինչպիսիք են արևը, գործարանները կամ միջուկային էներգիան: Դուք կարող եք դրանք օգտագործել գործարաններում, տներում կամ նույնիսկ փոքր գաջեթներում: Նրանք նաև օգնում են ձեզ օգտագործել մնացորդային ջերմությունը, ուստի ավելի քիչ էներգիա եք վատնում:
Ահա մի քանի հիմնական առավելություններ.
Դուք կարող եք անմիջապես փոխել ջերմությունը էլեկտրականության:
Էլեկտրաէներգիայի համար կարող եք օգտագործել բազմաթիվ տեսակի ջերմություն:
Համակարգը անաղմուկ է և քիչ վերանորոգման կարիք ունի:
Դուք կարող եք օգտագործել լրացուցիչ ջերմություն, որը կարող է վատնվել:
Դուք կարող եք օգտագործել այս համակարգերը կոշտ կամ հեռավոր վայրերում:
Հուշում. Ջերմաֆոտովալտային համակարգերը օգնում են ձեզ ավելի քիչ էներգիա օգտագործել և ավելի քիչ գումար ծախսել բազմաթիվ առումներով:
Ջերմաֆոտոգոլտային տեխնոլոգիայի հետ կապված որոշ խնդիրներ կան: Ամենամեծ խնդիրն այն է, որ այն շատ ջերմություն չի վերածում էլեկտրականության։ Ձեզ անհրաժեշտ են հատուկ նյութեր, որոնք կարող են շատ բարձր ջերմություն ընդունել: Այս համակարգերի պատրաստումը կարող է մեծ գումար արժենալ: Դուք նաև պետք է համոզվեք, որ համակարգը շարունակում է աշխատել, երբ այն իսկապես տաքանում է:
Ահա մի աղյուսակ, որը թվարկում է Հիմնական խնդիրներ .
| Հիմնական սահմանափակումներ և մարտահրավերներ |
|---|
| Շատ ջերմություն չի վերածվում էլեկտրականության |
| Դժվար է շարունակել աշխատել բարձր ջերմության ժամանակ |
| Պատրաստումը և տեղադրումը մեծ ծախսեր են պահանջում |
Դուք նաև պետք է մտածեք հետևյալ բաների մասին.
Դժվար և ծախսատար է այս խնդիրները լուծելը ներկայիս եղանակներով
Պլանկի օրենքը սահմանափակում է, թե որքան ջերմություն կարող եք օգտագործել ցանկացած ջերմաստիճանում: Որոշ լուծումներ դժվար է կառուցել և թանկ արժեն: Ավելի մեծ հզորության համար այս համակարգերն ավելի մեծացնելը հեշտ չէ: Ձեզ անհրաժեշտ են նոր գաղափարներ և ավելի լավ նյութեր, որպեսզի դրանք ավելի լավ աշխատեն և արժեն ավելի քիչ:
Նշում. Դուք կարող եք որոշ խնդիրներ շտկել ավելի լավ նյութերի և խելացի գաղափարների միջոցով, բայց դուք պետք է մտածեք և՛ արժեքի, և՛ այն մասին, թե որքան լավ է այն աշխատում իրական կյանքում:
Ջերմոֆոտովալտային տեխնոլոգիան փոխվում է հուզիչ ուղիներ . Գիտնականները փորձում են նոր նյութեր և ջերմության օգտագործման ավելի լավ եղանակներ: Նրանք նայում են, թե ինչպես են հատուկ նյութերը արձագանքում ինֆրակարմիր լույսին: Այս նյութերը օգնում են ավելի շատ էներգիա բռնել ջերմությունից: Սա հեշտացնում է ջերմությունը էլեկտրականության վերածելը: Հետազոտողները նաև ցանկանում են բարելավել ջերմային արտանետումները: Նրանք հույս ունեն ավելի շատ էներգիա ստանալ յուրաքանչյուր տաք առարկայից:
Ահա մի աղյուսակ, որը թվարկում է մի քանի լավագույն հետազոտական ոլորտները.
| Հետազոտության | նկարագրության տարածք |
|---|---|
| Առաջադեմ նյութերի ինֆրակարմիր հատկությունները | Բնական նյութերի և նանոկառուցվածքների ուսումնասիրություն՝ յուրահատուկ օպտիկական արձագանքներով և բարենպաստ ճառագայթային հատկություններով։ |
| Ջերմային արտանետումների օպտիմալացում | Էներգիայի փոխակերպման համար տաք օբյեկտներից լույս և էներգիա հանելու արդյունավետ մեթոդների մշակում: |
| TPV համակարգերի տնտեսական նպատակահարմարությունը | TPV համակարգերի արժեքի վրա ազդող գործոնների ուսումնասիրություն, ներառյալ համակարգի շահագործման ժամկետը և կապիտալ ծախսերը: |
Հետազոտողները նաև ուսումնասիրում են, թե որքան երկար են գործում համակարգերը և որքան արժեն: Նրանք նայում են գներին, գնաճին, բնական գազի ինքնարժեքին։ Այս բաներն օգնում են որոշել, թե արդյոք ջերմաֆոտովոլտային համակարգերը կարող են աշխատել իրական կյանքում: Ավելի լավ նյութերի և խելացի դիզայնի օգտագործումն օգնում է խնայել գումարը և բարձրացնել արդյունավետությունը: Սա շատ առումներով օգտակար է դարձնում ջերմաֆոտովոլտային էներգիան:
Ջերմաֆոտովոլտային տեխնոլոգիան շատ արագ է զարգանում։ Շուկան կարող էր գնալ 3,7 միլիարդ դոլար 2024 թվականին մինչև 9,67 միլիարդ դոլար մինչև 2035 թվականը : Դա տեղի է ունենում այն պատճառով, որ ավելի շատ մարդիկ ներդրումներ են կատարում վերականգնվող էներգիայի և նոր տեխնոլոգիաների մեջ: Կառավարությունները նույնպես օգնում են ուժեղ կանոններ սահմանելով և աջակցելով: Ակնկալվում է, որ շուկան կաճի մոտ 9,12% ամեն տարի 2025-ից 2035 թվականներին:
Ջերմաֆոտոգոլտային տեխնոլոգիայի կիրառման մեջ տարբեր տեղեր են առաջնորդվում: Հյուսիսային Ամերիկան առջևում է, քանի որ վաղ է օգտագործում նոր գաղափարներ : Եվրոպան, այնպիսի երկրների հետ, ինչպիսիք են Գերմանիան, Ֆրանսիան և Մեծ Բրիտանիան, աճում է կանաչ լինելու կանոնների պատճառով: Ասիա-Խաղաղօվկիանոսյան տարածաշրջանը, հավանաբար, ամենաարագ կաճի: Չինաստանը, Ճապոնիան, Հնդկաստանը և Հարավային Կորեան նման երկրներ ներդրումներ են կատարում գործարաններում և օգնություն ստանում իրենց կառավարություններից:
Դուք կտեսնեք ջերմաֆոտոէլեկտրական համակարգեր ավելի շատ վայրերում, քանի որ շուկան մեծանում է: Դրանք կօգտագործվեն էներգիայի կուտակման, թափոնների ջերմության վերականգնման և հեռավոր վայրերում էլեկտրաէներգիայի համար: Քանի որ տեխնոլոգիան ավելի լավանում է, դուք կտեսնեք ավելի բարձր արդյունավետություն և ավելի հուսալի էներգիա: Ջերմաֆոտովոլտային համակարգերն ավելի կարևոր կդառնան ապագա էներգետիկ կարիքների համար:
Ջերմությունը էլեկտրաէներգիայի վերածելու համար կարող եք օգտագործել ջերմաէլեկտրական բջիջներ: Նրանք դա անում են՝ էներգիա վերցնելով տաք իրերից և շարժելով էլեկտրոնները: Այս համակարգերը օգտակար են, քանի որ դրանք խնայում են էներգիան և աշխատում են շատ վայրերում: Նոր գաղափարները այս սարքերն ավելի լավն ու էժան են դարձնում:
| Ասպեկտի | նկարագրություն |
|---|---|
| Սարքի կատարումը | Նոր նյութերն օգնում են սարքին ավելի լավ աշխատել և ավելի շատ հզորություն ապահովել: |
| Ծախսերի նվազեցում | Բարելավված դիզայնը ստիպում է TPV մոդուլներին ավելի քիչ գումար արժենալ: |
| Ընդլայնված հավելվածներ | Հիբրիդային համակարգերը թույլ են տալիս օգտագործել այս տեխնոլոգիան ավելի շատ վայրերում: |
Դուք խնայում եք էներգիան, և սարքերն ավելի երկար են աշխատում:
Փորձագետներն ասում են, որ ավելի լավ արդյունքների համար մենք պետք է հատուկ արտանետիչներ և ավելի ամուր ՖՎ բջիջներ պատրաստենք:
Օգտագործելով այս նոր տեխնոլոգիաները՝ դուք օգնում եք աշխարհն ավելի մաքուր դարձնել:
Ջերմավոլտային բջիջները ջերմությունը վերածում են էլեկտրականության հիմնական եղանակով: Ջերմաֆոտովոլտաիկ բջիջները օգտագործում են հատուկ նյութեր՝ ավելի շատ ինֆրակարմիր էներգիա որսալու համար: Սա թույլ է տալիս նրանց ավելի շատ էլեկտրաէներգիա արտադրել ցածր էներգիայի ջերմությունից:
Պահուստային էներգիայի կամ խցիկների համար կարող եք օգտագործել փոքր ջերմաֆոտովոլտային համակարգեր: Տնային համակարգերի մեծ մասը դեռ փորձարկվում է: Ավելի շատ տնային ընտրություններ կգան, երբ տեխնոլոգիան ավելի լավանա:
Ջերմաֆոտովոլտային բջիջներն աշխատում են երկար տարիներ: Նրանք ավելի երկար են տևում, եթե դրանք սառը և բարձր ջերմությունից հեռու պահեք: Լավ սառեցումն օգնում է ձեր սարքին երկար ժամանակ աշխատել:
Ջերմաֆոտովոլտաիկ համակարգերն անվտանգ են, քանի որ չունեն շարժական մասեր: Ամենամեծ վտանգը տաք արտանետիչն է։ Միշտ եղեք զգույշ և հետևեք տաք մասերի անվտանգության կանոններին:
Գործարանները, էլեկտրակայանները և տիեզերական առաքելություններն օգտագործում են ջերմաֆոտոէլեկտրական համակարգեր: Դուք կարող եք դրանք օգտագործել նաև շարժական էներգիայի և թափոնների ջերմությունը բռնելու համար: Նոր կիրառությունները կհայտնվեն, քանի որ տեխնոլոգիան բարելավվում է:
