Fotoelektrochemiczne ogniwa przepływowe. Łączą panele z magazynem energii
Fotoelektrochemiczne ogniwa przepływowe to technologia łącząca funkcje paneli słonecznych z możliwością magazynowania energii. W przeciwieństwie do tradycyjnych rozwiązań, gdzie panele i baterie stanowią oddzielne systemy, ogniwa PEC pełnią obie te funkcje w jednym urządzeniu. Brytyjscy naukowcy opublikowali swoje ustalenia, których wyniki okazały się zaskakujące nawet dla nich samych. Badania dotyczące wpływu temperatury na ogniwa krzemowe ujawniły nieoczekiwane zależności. Klucz do zrozumienia tej technologii leży w procesach chemicznych zachodzących wewnątrz ogniw. Wraz ze wzrostem temperatury jony przyspieszają swój ruch, a elektrolit staje się lepszym przewodnikiem. To z kolei przekłada się na sprawniejszy przepływ prądu i efektywniejsze gromadzenie energii.
Czytaj też: Zużyte paliwo jądrowe przestanie być problemem. Rosyjski projekt może wywrócić energetykę do góry nogami
Zamiast walczyć z ciepłem słońca, nasze badania pokazują, że możemy je wykorzystać. To wywraca konwencjonalne myślenie do góry nogami i daje nam nowy sposób na projektowanie systemów magazynowania energii słonecznej, które doskonale działają w gorących warunkach – wyjaśnia Dowon Bae, Loughborough University
Temperatura 45 stopni Celsjusza, czyli optymalny punkt
Najciekawsze w tych badaniach jest to, że wydajność ogniw PEC rośnie wraz z temperaturą, osiągając optimum przy około 45 stopniach Celsjusza. W przypadku tradycyjnych paneli taka temperatura oznaczałaby już znaczący spadek efektywności. W praktyce systemy oparte na tej technologii będą działać najlepiej wtedy, gdy zwykłe panele słoneczne tracą na mocy – podczas upalnych, słonecznych dni. To szczególnie istotne dla regionów o gorącym klimacie, gdzie dotychczas instalacje solarne nie zawsze były opłacalne. Powyżej 45 stopni wydajność stabilizuje się na wysokim poziomie. Naukowcy przypuszczają, iż dalszy wzrost temperatury nie przyspiesza już znacząco ruchu jonów, lecz system nadal pracuje z maksymalną efektywnością. Oznacza to, że nawet podczas ekstremalnych upałów, gdy temperatura przekracza 50 stopni, ogniwa PEC powinny działać stabilnie.
Odkrycie brytyjskich badaczy może znacząco wpłynąć na ekonomię energii słonecznej. Eliminacja konieczności chłodzenia paneli przekłada się na oszczędności zarówno w kosztach instalacji, jak i późniejszej eksploatacji. W krajach o gorącym klimacie, gdzie dotychczas systemy solarne wymagały dodatkowych, kosztownych rozwiązań chłodzących, technologia PEC może obniżyć bariery finansowe. Zintegrowane systemy produkujące i magazynujące energię mogą też uprościć domowe instalacje.
Dzięki zrozumieniu i wykorzystaniu tego ukrytego efektu, możemy ostatecznie sprawić, że zintegrowana technologia słoneczna stanie się bardziej realną opcją zasilania naszego świata – dodaje Bae
Oczywiście technologia PEC wciąż wymaga dalszych prac przed komercjalizacją. Nie wiemy jeszcze, jak te ogniwa będą zachowywać się w dłuższej perspektywie czasowej ani jakie będą koszty ich produkcji na większą skalę. Mimo to odkrycie zasługuje na uwagę. Jeśli dalsze ekspertyzy potwierdzą dotychczasowe ustalenia, możemy być świadkami zmiany w podejściu do energii słonecznej w regionach, gdzie dotychczas wysokie temperatury stanowiły problem. Być może przyszłość energetyki słonecznej okaże się cieplejsza – i wydajniejsza – niż sądziliśmy.