MIT正在蓋建3D太陽能光熱發電塔: 目前為止他們完成了驚人的成果

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麻省理工學院(MIT)研究人員正在以3D太陽能光熱發電塔做實驗,希望能藉此穩定太陽能的產量和減少低效能。

增進效能

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大多數太陽能板都是平坦的放置在屋頂,因為它們的設計是當太陽在上方直射時,能夠利用太陽能。然而,當太陽輻射線觸及太陽能板的角度改變時,傳統的太陽能板效能立刻就變差了。

為了解決這樣的低效能,科學家們透過各式各樣的新型的太陽能電池技術進行實驗,包括以奈米級3D 架構來捕捉陽光,以增進太陽能的吸收量。但是,根據一項刊登於《能源和環境科學》( Energy and Environmental Science)期刊上的研究調查顯示,麻省理工學院的一個研究團隊已透過改變太陽能板的方式,以不同方法收集太陽能。研究人員能夠研發出一個3D型態的架構,達到超越20倍的能源產能。

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透過電腦計算來開發各種3D架構,以及在各種不同緯度、季節和氣候下進行測試,使得他們能夠為太陽能板建立三個不同的3D模組。這些模組之後都被放在麻省理工實驗室的建築物上做測試,同時研究人員也能夠對它們的效能進行評量。測試結果顯示,這些3D架構的太陽能板能夠促進能源的產能,就以同一個地方和使用平坦的太陽能板所產生的太陽能相比,其增加幅度可以達到2倍,甚至高達20倍以上。

由於以垂直造形設計,因此太陽能板能夠在太陽靠近水平面時,繼續收集更多陽光,因此能夠隨著時間的推移,更均勻的提供太陽能。這樣的均勻度即使是在季節改變,甚至是太陽板受到雲層或陰影阻擋時,一樣能夠維持住。

儘管3D模組的生產成本增加,研究人員相信它較高的產能將抵消這個增加的成本。此外,它的功能使用也能夠確保透過太陽能源的供電服務較可預測,且也可以讓太陽能發電廠能夠更進一步的整合輸電網路。

效能成形

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要決定太陽能板在外形上的需求,這個團隊轉以透過電腦模擬,藉以分析每個形狀的生產效能。一開始,這個模擬所呈現的是複雜的形狀,像是立方體的每一面都有向內的漣漪狀設計,這樣和簡單的立方體比較的話,所提供出產能可以有10%至15%的增加。但這所帶來的問題是如此複雜的形狀要印出來,其困難度將會增加許多。

在他們屋頂所做的測試中,這個團隊同時研究了簡單立方體的模組,和有著更複雜,像手風琴形狀且可以平坦的運送,再現場打開的模組。這個手風琴般的太陽能發電塔在所有測試的架構中是最高的。這使得它具有一個潛在的使用優勢,即可以安裝於停車場中,成為那些電動車輛的充電站。

這個測試也顯示出最近幾年,太陽能電池的成本利潤將會下滑,若沒有這樣的下滑,研究人員將難以對繼續發展更為複雜形態的太陽能板提出有力證實。帶領此一研究的研究人員Jeffrey Grossman表示:「就算是10年前,這個點子在經濟上也是無法合理的,因為這個模組的成本實在太高了。」但現在,他補充道:「矽電池的成本只是總成本的一小部分,且在不久的將來它將會形成持續降價的趨勢。」

研究人員計劃測試和研究太陽能光熱發電塔聚集在一起的效能,看看若只有一個塔時,其陰影是否會影響整個產能的輸出。他們還必須持續地為這些3D模組找出最佳的集電策略,而這將是往再生能源的發展又邁進一步。

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來源: Futurism