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MIT正在盖建3D太阳能光热发电塔: 目前为止他们完成了惊人的成果

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麻省理工学院(MIT)研究人员正在以3D太阳能光热发电塔做实验,希望能藉此稳定太阳能的产量和减少低效能。

增进效能

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大多数太阳能板都是平坦的放置在屋顶,因为它们的设计是当太阳在上方直射时,能够利用太阳能。然而,当太阳辐射线触及太阳能板的角度改变时,传统的太阳能板效能立刻就变差了。

为了解决这样的低效能,科学家们透过各式各样的新型的太阳能电池技术进行实验,包括以纳米级3D 架构来捕捉阳光,以增进太阳能的吸收量。但是,根据一项刊登于《能源和环境科学》( Energy and Environmental Science)期刊上的研究调查显示,麻省理工学院的一个研究团队已透过改变太阳能板的方式,以不同方法收集太阳能。研究人员能够研发出一个3D型态的架构,达到超越20倍的能源产能。

透过电脑计算来开发各种3D架构,以及在各种不同纬度、季节和气候下进行测试,使得他们能够为太阳能板建立三个不同的3D模组。这些模组之后都被放在麻省理工实验室的建筑物上做测试,同时研究人员也能够对它们的效能进行评量。测试结果显示,这些3D架构的太阳能板能够促进能源的产能,就以同一个地方和使用平坦的太阳能板所产生的太阳能相比,其增加幅度可以达到2倍,甚至高达20倍以上。

由于以垂直造形设计,因此太阳能板能够在太阳靠近水平面时,继续收集更多阳光,因此能够随着时间的推移,更均匀的提供太阳能。这样的均匀度即使是在季节改变,甚至是太阳板受到云层或阴影阻挡时,一样能够维持住。

尽管3D模组的生产成本增加,研究人员相信它较高的产能将抵消这个增加的成本。此外,它的功能使用也能够确保透过太阳能源的供电服务较可预测,且也可以让太阳能发电厂能够更进一步的整合输电网络。

效能成形

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要决定太阳能板在外形上的需求,这个团队转以透过电脑模拟,藉以分析每个形状的生产效能。一开始,这个模拟所呈现的是复杂的形状,像是立方体的每一面都有向内的涟漪状设计,这样和简单的立方体比较的话,所提供出产能可以有10%至15%的增加。但这所带来的问题是如此复杂的形状要印出来,其困难度将会增加许多。

在他们屋顶所做的测试中,这个团队同时研究了简单立方体的模组,和有着更复杂,像手风琴形状且可以平坦的运送,再现场打开的模组。这个手风琴般的太阳能发电塔在所有测试的架构中是最高的。这使得它具有一个潜在的使用优势,即可以安装于停车场中,成为那些电动车辆的充电站。

这个测试也显示出最近几年,太阳能电池的成本利润将会下滑,若没有这样的下滑,研究人员将难以对继续发展更为复杂形态的太阳能板提出有力证实。带领此一研究的研究人员Jeffrey Grossman表示:“就算是10年前,这个点子在经济上也是无法合理的,因为这个模组的成本实在太高了。”但现在,他补充道:“硅电池的成本只是总成本的一小部分,且在不久的将来它将会形成持续降价的趋势。”

研究人员计划测试和研究太阳能光热发电塔聚集在一起的效能,看看若只有一个塔时,其阴影是否会影响整个产能的输出。他们还必须持续地为这些3D模组找出最佳的集电策略,而这将是往再生能源的发展又迈进一步。

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