Ученые разработали материал для повышения КПД CSP-электростанций

Ключевым аспектом высокой производительности солнечных электростанций, будь то традиционные фотоэлектрические модули или солнечные системы концентрирующего типа (CSP-электростанции), является способность материала панелей или зеркал поглощать свет и преобразовывать его напрямую в электричество или тепло. А недавно исследователи из университета Калифорнии в Сан-Диего (UCSD) объявили о разработке нового светопоглощающего материала на основе наночастиц, который позволит значительно повысить эффективность CSP-электростанций, благодаря его способности поглощать и преобразовывать в тепло более 90 процентов солнечного света.

Как известно, в солнечных электростанциях концентрирующего типа солнечные лучи фокусируются с помощью зеркал в один пучок, энергия которого используется для приведения в действие паровой турбины, которая вырабатывает электричество. Этот процесс похож на технологию выработки электроэнергии обычной ТЭЦ, что позволяет рассматривать CSP-установки для модернизации существующих электростанций, делая их более экологически чистыми.

Поверхность зеркал или линз, используемых в CSP-электростанциях, для повышения поглощения солнечного света покрываются специальным черным материалом. Однако, из-за постоянного воздействия высоких температур светопоглощающий материал постепенно разрушается, поэтому покрытие поверхности зеркал необходимо регулярно обновлять.

Новый материал, разработанный многопрофильной группой исследователей из UCSD, способен работать при более высоких температурах, чем существующие материалы. Он был получен с помощью распыления на металлическую подложку частиц размером от 10 нанометров до 10 микрометров. Результаты тепловых и механических испытаний показали, что «многомасштабная» поверхность этих частиц способна выдержать не только температуру, превышающую 700 градусов по Цельсию, но и воздействие влажности в течение нескольких лет. Благодаря особой структуре поверхности, материал может захватывать около 90 – 95 процентов видимого света, при этом теряя менее 30 процентов инфракрасного излучения при температуре нагрева около 500 градусов по Цельсию.

Как утверждают исследователи, новый материал способен не только повысить эффективность CSP-электростанций, но и сократить расходы на техобслуживание системы зеркал. Это особенно актуально в свете прогнозируемого увеличения мощностей солнечных электростанций концентрирующего типа с 3,5 Гигаватт до 20 Гигаватт в самом ближайшем будущем.