Co nowego w projekcie NANOSPLIT: przekształcanie światła słonecznego w energię elektryczną i ciepło użytkowe
Finansowany ze środków UE projekt NANOSPLIT rozpoczęto w 2021 r., a jego celem była poprawa wydajności skoncentrowanych układów fotowoltaiczno-termicznych (PV-T) – rozwiązań hybrydowych, które jednocześnie wytwarzają zarówno energię elektryczną, jak i użyteczne ciepło o wysokiej temperaturze. Układy te, które mogą przyczynić się do zwiększenia udziału odnawialnych źródeł energii w miksie energetycznym, łączą technologię energii słonecznej wykorzystującą soczewki lub lustra do skupiania promieni słonecznych na niewielkiej powierzchni ogniwa słonecznego, jednocześnie wychwytując nadmiar wytworzonego ciepła. Konwencjonalne technologie PV-T mają jedną poważną wadę. Przy wyższych natężeniach promieniowania słonecznego temperatury są również wyższe, a to zmniejsza wydajność ogniw fotowoltaicznych w takich systemach. Zespół projekt NANOSPLIT rozwiązał ten problem, projektując nowe rozdzielacze spektralne oparte na nanopłynach. Ta najnowocześniejsza technologia słoneczna filtruje światło słoneczne, przepuszczając optymalne długości fal do ogniw słonecznych w celu konwersji na energię elektryczną, jednocześnie pochłaniając niewykorzystane długości fal generujące ciepło, które można wykorzystać do podgrzewania wody użytkowej lub ogrzewania pomieszczeń. Projekt dobiegł końca w 2023 r., ale kontynuowane i nawiązywane są nowe współprace w celu dalszego rozwoju tej technologii.
Wykorzystanie pełnego potencjału energii słonecznej
Dzięki znacznie wyższej ogólnej wydajności hybrydowe systemy PV-T już teraz wyprzedzają o krok samodzielne systemy fotowoltaiczne i słoneczne systemy termiczne. Technologia rozdzielania widma zastosowana w projekcie NANOSPLIT pozwoliła pójść o krok dalej, ponieważ umożliwia pełne wykorzystanie widma promieniowania słonecznego. Dzięki oddzieleniu promieniowania ultrafioletowego i podczerwonego od widzialnej części widma słonecznego zespół projektowy zwiększył wydajność wytwarzania energii elektrycznej przy jednoczesnym pozyskiwaniu energii cieplnej, utrzymując jednocześnie niskie temperatury ogniw fotowoltaicznych, co zapewnia im dłuższą żywotność. Przełomowe rozwiązanie projektu NANOSPLIT wykorzystuje starannie zaprojektowane hybrydowe nanopłyny, złożone z warstw tlenku cynku i nanocząstek złota, które działają jak inteligentny filtr światła słonecznego. Przepuszczają światło w zakresie widzialnym i bliskiej podczerwieni, oświetlając ogniwa fotowoltaiczne, a jednocześnie kierują promieniowanie ultrafioletowe i niosące ciepło promieniowanie podczerwone do elementów termicznych. Ciepło jest skutecznie zatrzymywane przez hybrydowe nanopłyny, dzięki czemu materiał ten jest trwały i zachowuje sprawność w dłuższej perspektywie. Zespół projektu zaprezentował te osiągnięcia podczas międzynarodowej konferencji ECOS 2024, która odbyła się na Rodos w Grecji i była poświęcona postępom w dziedzinie termodynamiki oraz zrównoważonej transformacji energetycznej.
Prace rozwojowe trwają
Od momentu zakończenia projektu NANOSPLIT zespół zarówno angażuje się w nowe, jak i kontynuuje działania we współpracy z partnerami w Europie i Indiach w celu dalszego rozwoju tej technologii, przy czym ostatecznym celem jest jej wdrożenie w praktyce. Najnowsze badania dotyczą nanopłynów z kropkami węglowymi, które można „dostrajać” tak, aby reagowały na określone kolory światła. Potencjalnie można je łączyć z innymi materiałami lub modyfikować ich strukturę, aby uczynić je mocniejszymi, stabilniejszymi i bardziej wydajnymi. Solar Flow(odnośnik otworzy się w nowym oknie), firma typu spin-out z Imperial College London, koncentruje się na zastosowaniach przemysłowych ciepła o wyższych temperaturach, które mają znaczny potencjał pod względem przystępnej cenowo redukcji emisji dwutlenku węgla. W ramach projektu NANOSPLIT (Nanofluid Spectral Beam Splitter Assisted Hybrid CPV/T System) opracowano technologię, która pozwala na wykorzystanie energii słonecznej w stopniu wykraczającym poza możliwości konwencjonalnych systemów i która ma realny potencjał, by zmienić oblicze przyszłych systemów energetycznych w UE i na świecie. Christos Markides, profesor technologii czystej energii w Imperial College London, który koordynował projekt, komentuje: „W ramach projektu NANOSPLIT udało się wykazać, w jaki sposób zaawansowane rozwiązania w dziedzinie optyki i zarządzania ciepłem można skutecznie wykorzystać do stworzenia nowej generacji technologii wykorzystania energii słonecznej”. Seria artykułów poświęconych dalszym losom projektów przybliża ukończone projekty finansowane ze środków Unii Europejskiej oraz ich osiągnięcia od chwili zakończenia okresu unijnego finansowania. Jeśli chcesz, żeby twój projekt został zaprezentowany w ramach serii artykułów „Dalsze losy”, wyślij wiadomość na adres editorial@cordis.europa.eu i opowiedz nam o nim.
