CRPS：在不造成过多环境加热的情况下收集太阳能

文摘 2024-12-21 17:19 山东

转自学在热电

第一作者：Jaesuk Hwang

通讯作者：Jaesuk Hwang

通讯单位：新加坡国立大学

文章链接：10.1016/j.xcrp.2024.102345

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研究展示了一种完全辐射散热的太阳能收集方法，以太阳能热电发电机为例，作为一种特定的太阳能收集装置。通过在真空屏蔽内设置辐射冷却表面作为散热器，未利用的太阳热能通过辐射方式不可逆地从地面环境中移除，直接向天空辐射。纯辐射散热器还解决了太阳能收集设备的主要缺点——夜间无法工作——通过从寒冷的夜空中收集能量。在可扩展的形式中，太阳能收集和辐射散热在同一区域内同时实现，所提出的能量收集装置能够全天候连续发电，无需中断或反向极性。这些发现为从天空进行协同能量收集的可持续实施开辟了新的可能性。

研究背景

为了在本世纪末将全球温度上升控制在2°C以内，并在2050年实现净零排放，推动向可再生能源转型的压力不断增加。然而，目前可再生能源的采用速度仍远未达到这些气候目标的要求。为此，太阳能被认为是向可再生能源过渡的主要途径。但需要注意的是，太阳能收集设备也会释放热量。光伏电池的效率在本质上受到有限值的限制，且光伏只能有效转换太阳光谱的一部分。因此，收集到的大部分太阳能未被有效利用，而是作为热量释放到环境中。例如，太阳能电池板吸收了约90%的入射太阳辐射，但只能将其中16%–20%的能量转化为电能，这在白天会显著升高城市环境的温度。太阳能热能发电装置将太阳辐射热量转化为有用能量，理论上可以比光伏电池更高效。然而，根据开尔文-普朗克陈述，无法设计出一种热机，能够将所有热源能量转化为外部功，而不将热量损失到冷源。在实际的太阳能热能系统中，冷源由散热器提供，通过导热、对流、辐射和蒸发将热量散失到环境中。因此，随着太阳能收集设备的广泛部署，可能会导致一些环境问题，如城市热岛效应（UHI）。

图文信息

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