Thermophotovoltaic energy conversion (original) (raw)
Termofotovoltaika je vysoce účinné metoda přeměny tepelné energie na elektrickou prostřednictvím tělesa zahřívaného přímo ve spalovací zóně hořáku (tzv. emitoru) a polovodiče. Za průkopníka této metody je považován francouzský fyzik , který na výzkumu termofotovoltaických (TPV) článků pracoval především v americkém Technologickém institutu v Massachusetts (Massachusetts Institute of Technology MIT) .
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| dbo:abstract | Termofotovoltaika je vysoce účinné metoda přeměny tepelné energie na elektrickou prostřednictvím tělesa zahřívaného přímo ve spalovací zóně hořáku (tzv. emitoru) a polovodiče. Za průkopníka této metody je považován francouzský fyzik , který na výzkumu termofotovoltaických (TPV) článků pracoval především v americkém Technologickém institutu v Massachusetts (Massachusetts Institute of Technology MIT) . (cs) La conversión de energía Termofotovoltaica (TPV en inglés) es un proceso de conversión directa de calor diferencial a electricidad por medio de fotones. Un sistema termofotovoltaico básico consiste en un emisor térmico y un diodo de energía fotovoltaica. La temperatura del emisor térmico varía según diferentes sistemas de los casi 900 °C a casi 1300 °C, aunque en principio los aparatos TPV pueden extraer energía de cualquier emisor con una temperatura que supere aquella del aparato fotovoltaico (se crea un motor térmico óptico). El emisor puede ser una pieza de un material sólido o una estructura especialmente manipulada. Una célula fotoeléctrica convencional es, de hecho, un aparato en el que el Sol funciona como emisor. La emisión térmica es la emisión espontánea de fotones debido al cambio de cargas eléctricas en el material. A temperaturas TPV normales, esta radiación está en su mayor parte en el infrarrojo cercano y frecuencia infrarroja. El diodo fotovoltaico puede absorber alguno de estos fotones radiactivos y convertirlo en un portador de carga libre, eso es electricidad. Los sistemas termofotovoltaicos tienen pocas, si es que tienen alguna, piezas movibles y son por eso muy silenciosos y requieren poco mantenimiento. Estas propiedades hacen que los sistemas termofotovoltaicos sean adecuados para sitios lejanos y aplicaciones generadoras de electricidad portátiles. Sus propiedades de eficacia energética-gasto, sin embargo, son a menudo bastante pobres comparadas con otras tecnologías para generar electricidad. Las investigaciones actuales en el área tienen como objetivo aumentar la eficacia del sistema manteniendo un coste bajo. En el diseño de un sistema termofotovoltaico, es normal desear igualar las propiedades ópticas de la emisión térmica (longitud de onda, polarización electromagnética, dirección) con las características de conversión más eficientes de las células fotovoltaicas, ya que la emisión térmica bruta es la mayor fuente de ineficacia. Muchos grupos se centran en las células de antimoniuro de galio (GaSb). El germanio (Ge) también es válido. Muchas investigaciones y el desarrollo de los sistemas termofotovoltaicos por tanto se ocupan de métodos de control de las propiedades del emisor. Muchos atribuyen la idea de este sistema al científico (1956). Las células termofotovoltáicas han sido propuestas a menudo como mecanismo auxiliares de conversión de energía para la regeneración de calor perdido en otros sistemas,como sistemas con turbina de vapor o células solares. Incluso se construyó un prototipo de coche termofotovoltaico. El "Viking 29" fue el primer automóvil termofotovoltaico del mundo, diseñado y construido por el Vehicle Research Institute (VRI) en la Universidad del Oeste de Washington. La investigación termofotovoltaica es un área muy activa. Entre otros, el esfuerzo de desarrollo de la tecnología de conversión de radioisótopos de la Universidad de Houston se centra en combinar al mismo tiempo la célula termofotovoltaica con un termopar para proporcionar una mejora del 30% al 40% en la eficacia del sistema sobre los actuales generadores termoeléctricos de radioisótopos. (es) Une cellule thermophotovoltaïque est une cellule photovoltaïque optimisée pour la conversion en électricité d'un rayonnement électromagnétique infrarouge. Cette technologie, conceptualisée par Pierre Aigrain et réalisée pour la première fois par Henry Kolm au MIT en 1956, est à présent activement investiguée de par le monde car elle permettrait d'élargir sensiblement le spectre de longueurs d'onde susceptibles d'être converties en électricité, et donc d'étendre les domaines d'application de l'énergie photovoltaïque. Elle se heurte néanmoins à des difficultés techniques qui limitent fortement le rapport de son efficacité énergétique à son coût de revient. (fr) Thermophotovoltaic (TPV) energy conversion is a direct conversion process from heat to electricity via photons. A basic thermophotovoltaic system consists of a hot object emitting thermal radiation and a photovoltaic cell similar to a solar cell but tuned to the spectrum being admitted from the hot object. As TPV systems generally work at lower temperatures than solar cells, their efficiencies tend to be low. Offsetting this through the use of multi-junction cells based on non-silicon materials is common, but generally very expensive. This currently limits TPV to niche roles like spacecraft power and waste heat collection from larger systems like steam turbines. (en) 熱光起電力（ねつこうきでんりょく、Thermophotovoltaic）とは、高温の金属やセラミックス（エミッタ―）からの放射（輻射）を化合物半導体（セル）で電力に変換すること。英語名の略称からTPVと呼ばれることが多い。この原理に基づく発電を熱光起電力発電（TPV発電）と呼ぶ。 (ja) |
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