Mae gan System Cynaeafu Solar Botensial i Gynhyrchu Pŵer Solar 24/7

Dywedodd y dyfeisiwr gwych Thomas Edison unwaith, "Cyn belled â bod yr haul yn tywynnu, bydd dyn yn gallu datblygu pŵer yn helaeth." Nid ef oedd y meddwl mawr cyntaf i ryfeddu at y syniad o harneisio pŵer yr haul; ers canrifoedd mae dyfeiswyr wedi bod yn myfyrio ac yn perffeithio'r ffordd i gynaeafu ynni'r haul.

Maen nhw wedi gwneud gwaith anhygoel gyda chelloedd ffotofoltäig sy'n trosi golau'r haul yn ynni yn uniongyrchol. Ac o hyd, gyda'r holl ymchwil, hanes a gwyddoniaeth y tu ôl iddo, mae cyfyngiadau ar faint o ynni solar y gellir ei gynaeafu a'i ddefnyddio -- gan fod ei gynhyrchiad wedi'i gyfyngu i'r dydd yn unig.

Mae athro o Brifysgol Houston yn parhau â'r ymchwil hanesyddol, gan adrodd ar fath newydd o system cynaeafu ynni solar sy'n torri record effeithlonrwydd yr holl dechnolegau presennol. Ac yn ddim llai pwysig, mae'n clirio'r ffordd i ddefnyddio pŵer solar 24/7.

"Gyda'n pensaernïaeth, gellir gwella effeithlonrwydd cynaeafu ynni solar i'r terfyn thermodynamig," yn ôl Bo Zhao, Athro Cynorthwyol Kalsi mewn peirianneg fecanyddol a'i fyfyriwr doethuriaeth Sina Jafari Ghalekohneh yn y cyfnodolynAdolygiad Corfforol Cymhwysol. Y terfyn thermodynamig yw'r uchafswm absoliwt o effeithlonrwydd trosi golau haul yn drydan sy'n ddamcaniaethol bosibl.

Mae dod o hyd i ffyrdd mwy effeithlon o harneisio ynni solar yn hanfodol er mwyn trosglwyddo i grid trydan di-garbon. Yn ôl astudiaeth ddiweddar gan Swyddfa Technolegau Ynni Solar Adran Ynni yr Unol Daleithiau a'r Labordy Ynni Adnewyddadwy Cenedlaethol, gallai solar gyfrif am gymaint â 40 y cant o gyflenwad trydan y genedl erbyn 2035 a 45 y cant erbyn 2050, tra'n aros am ostyngiadau cost ymosodol, cefnogol polisïau a thrydaneiddio ar raddfa fawr.

Sut Mae'n Gweithio?

Mae thermoffotofoltäig solar traddodiadol (STPV) yn dibynnu ar haen ganolraddol i deilwra golau'r haul ar gyfer gwell effeithlonrwydd. Mae ochr flaen yr haen ganolraddol (yr ochr sy'n wynebu'r haul) wedi'i chynllunio i amsugno'r holl ffotonau sy'n dod o'r haul. Yn y modd hwn, mae ynni'r haul yn cael ei drawsnewid i ynni thermol yr haen ganolraddol ac yn codi tymheredd yr haen ganolraddol.

Ond mae terfyn effeithlonrwydd thermodynamig STPVs, y deallwyd ers tro fel y terfyn corff du (85.4 y cant), yn dal i fod yn llawer is na therfyn Landsberg (93.3 y cant), y terfyn effeithlonrwydd eithaf ar gyfer cynaeafu ynni solar.

"Yn y gwaith hwn, rydym yn dangos bod y diffyg effeithlonrwydd yn cael ei achosi gan allyriad cefn anochel yr haen ganolraddol tuag at yr haul sy'n deillio o ddwyochredd y system. Rydym yn cynnig systemau STPV nonreciprical sy'n defnyddio haen ganolraddol ag eiddo ymbelydrol nad yw'n dychwelyd," meddai Zhao. “Gall haen ganolraddol anghyfartal o’r fath atal ei hallyriad cefn i’r haul yn sylweddol a thwndis mwy o fflwcs ffoton tuag at y gell.

Rydym yn dangos, gyda gwelliant o'r fath, y gall y system STPV anghyfartal gyrraedd terfyn Landsberg, a gall systemau STPV ymarferol gyda chelloedd ffotofoltäig un cyffordd hefyd brofi hwb effeithlonrwydd sylweddol."

Yn ogystal ag effeithlonrwydd gwell, mae STPVs yn addo crynoder a danfonadwyedd (trydan y gellir ei raglennu ar alw yn seiliedig ar anghenion y farchnad).

Mewn un senario cais pwysig, gellir cyfuno STPVs ag uned storio ynni thermol darbodus i gynhyrchu trydan 24/7.

"Mae ein gwaith yn amlygu potensial mawr cydrannau ffotonig thermol nonreciprocal mewn cymwysiadau ynni. Mae'r system arfaethedig yn cynnig llwybr newydd i wella perfformiad systemau STPV yn sylweddol. Efallai y bydd yn paratoi'r ffordd ar gyfer systemau nonreciprocal i gael eu gweithredu mewn systemau STPV ymarferol a ddefnyddir ar hyn o bryd yn gweithfeydd pŵer," meddai Zhao.

Ffynhonnell y Stori:

Deunyddiau a ddarperir gan Brifysgol Houston. Ysgrifennwyd y gwreiddiol gan Laurie Fickman.Nodyn: Gellir golygu cynnwys ar gyfer arddull a hyd.