Інженери розробили гібридні сонячні панелі з акумуляторами на проточних батареях

Інженери з США і Саудівської Аравії об’єднали сонячну панель з проточною батареєю. Винахід виявився ефективнішим за попередні подібні розробки — після зарядки батарея здатна віддати 14,1 відсотка енергії, що потрапила на сонячну панель.

Про це повідомляється в журналі Chem.

Один з основних недоліків альтернативної енергетики полягає в тому, що енергія в таких установка отримується непостійно, оскільки залежить від природних факторів. Наприклад, сонячні панелі здатні виробляти досить багато енергії тільки у світлий час доби. До того ж ефективність роботи сонячної електростанції залежить і від хмарності. Через це сонячні батареї необхідно підключати або до загальної електромережі, або до акумуляторів, які запасають енергію вдень і вивільняють вночі.

Але використання розповсюджених в подібних системах літій-іонних акумуляторів також має свої недоліки. Оскільки такі акумулятори дорогі, мають відносно невеликий термін роботи, а їхне виробництво та використання несе чималу шкоду довкіллю. Тому інженери шукають альтернативи цим акумуляторам

Зокрема вчені пропонують використовувати проточні батареї, які складаються з двох резервуарів з негативним і позитивним електролітами, які розділені мембраною, що здатна пропускати іони. Такі батареї мають кілька переваг, зокрема й більший термін роботи та простіше масштабування для використання разом з великою кількістю сонячних панелей.

До того ж, оскільки електрохімічні процеси в таких батареях відбуваються тільки в невеликій області, відокремленої від баків з електролітами, їх вважають безпечнішими, а в випадку несправності потік електроліту можна швидко перекрити та не допустити неконтрольованого вивільнення великої кількості енергії.

Можна пригадати, як компанія Samsung повністю припинила виробництво смартфонів Galaxy Note 7 та втратила 17 мільярдів доларів через випадки із самозагорянням саме літій-іонних акумуляторів.

Уже існують прототипи пристроїв, в яких сонячна панель об’єднана з проточною батареєю, але в них від попадання світла на панель до віддачі електрики з проточної батареї відбуваються істотні втрати, через що їхня загальна ефективність невисока.

Група інженерів з університету Вісконсину в Мадісоне розробили ефективніший пристрій, здатний видавати від проточної батареї 14,1 відсотка енергії, що потрапила на сонячну панель. Водночас така ефективність близька до середнього показника сучасних комерційних сонячних панелей без акумуляторів — близько 17%.

Пристрій складається з декількох основних частин. У його верхній частині розташовується сонячна панель, а під нею розташовується активна зона проточною батареї, що складається з двох резервуарів, розділених мембраною. До всіх елементів пристрою приєднаний блок керування, що дозволяє перемикати режими та керувати роботою пристрою.

Схема гібридної панелі

Під час роботи обидва електроліти циркулюють по трубках завдяки помпі. Принцип роботи пристрою заснований на тому, що в електролітах використовується пара речовин, здатних змінювати заряд. Залежно від того, які електроди використовуються в конкретний момент, в пристрої відбуваються різні електрохімічні процеси, пов’язані з відновленням або окисленням одного або обох речовин.

Також для накопичення великої кількості енергії використовують  інші технології. Зокрема навесні 2018 року в Великій Британії почали будівництво енергосховища на скрапленому повітрі.