Rekordně účinný termofotovoltaický článek. Kredit: Felice Frankel / MIT.

V energetice jsou hitem pevnolátkové termofotovoltaické články (TPV, podle anglického Thermophotovoltaic). Nemají žádné pohyblivé části, což je předurčuje k dosahování vyšších účinností při vysokých teplotách. Takové články by se mohly stát součástí rozvodných sítí, které budou využívat pouze obnovitelné zdroje.

Asegun Henry. Kredit: MIT.

Nový termofotovoltaický článek vytvořil světový rekord ve své kategorii, když dosáhl 40procentní účinnosti. Předčil tím tradiční parní turbíny, které se tradičně využívají k přeměně tepla na elektřinu. Tyto turbíny obvykle dosahují účinnosti kolem 35 procent, a také mají své limity, pokud jde o maximální teplotu.

Termofotovoltaické články přeměňují vysokoenergetické fotony tepelných zdrojů na elektřinu. V kombinaci s termálními bateriemi mohou těžit energii ze Slunce a ukládat ji pro další využití podle potřeby. Jak uvádí vedoucí výzkumného týmu Asegun Henry z amerického institutu Massachusetts Institute of Technology (MIT), jednou z podstatných výhod pevnolátkových termofotovoltaických článků je, že mohou fungovat za vysokých teplot a přitom mají levnější údržbu – protože nemají pohyblivé části. Stačí je vhodně umístit a pak generují elektřinu.

Logo. Kredit: MIT.

Zmíněný termofotovoltaický článek, který zlomil rekord, vyrábí elektřinu ze zdrojů tepla o teplotách 1 900 až 2 400 °C. Tyto teploty jsou přitom příliš vysoké pro konvenční parní turbíny, především kvůli jejich pohyblivým částem. Jsme svědky růstu účinnosti termofotovoltaických článků, díky které se zvyšuje i jejich využitelnost. Dosavadní rekord v účinnosti těchto článků byl 32 procent, zatímco většina dnešních termofotovoltaických článků dosahuje účinnosti kolem 20 procent.

Vše nasvědčuje tomu, že termofotovoltaické články fungují, velmi dobře, spolehlivě a účinně. Podle Henryho jsou právě tyto články posledním klíčovým krokem, který potvrdil životaschopnost konceptu termálních baterií. Na obzoru se rýsuje rozšířená obnovitelná energetika a bezuhlíková rozvodná síť.

Video: Asegun Henry: Sun in box thermal energy grid storage using multi junction PV

Literatura

Science Alert 18. 4. 2022.

Nature 604: 287–291.