Суть решения
В едином модуле объединены три функции:- поглощение солнечного света;
- накопление тепла в расплавленном материале;
- преобразование тепла в электричество.
Это позволяет обеспечить непрерывную генерацию электроэнергии независимо от времени суток — без необходимости в крупных солнечных станциях с расплавленными солями.
Ключевые параметры
Рабочая температура: свыше 1100∘C.Накопительный материал: сплав Fe‑Si‑B (плавится при 1157∘C).
Плотность накопления энергии: более 1000 кВт⋅ч/м3 (в 6–10 раз выше, чем у нитратных солей).
КПД преобразования (термофотовольтаические элементы): свыше 40%.
Круговой КПД цикла «солнце → тепло → электричество»: 23–25% (в оптимальных условиях).
Потери: около 7% — боковые теплопотери.
Режимы работы
Система поддерживает четыре режима:- Одновременная зарядка и генерация (днём).
- Чистая зарядка (накопление энергии).
- Ночная разрядка (отдача электроэнергии).
- Длительное хранение (потери минимальны: при высоте контейнера 0,48 м — до 18–19 часов, при 0,72 м — свыше суток).
Технические детали реализации
Солнечный свет усиливается гелиостатами (в ~900 раз) и направляется в полость‑поглотитель.При разрядке инфракрасное излучение от раскалённых стенок улавливается термофотовольтаическими элементами на основе низкозонных полупроводников.
Управляемость обеспечивается подвижностью ключевых блоков (контейнер с расплавом и блок TPV‑элементов).
Результаты моделирования
Исследователи создали цифровую модель с расчётом солнечной оптики, 3D‑тепловой динамики и работы TPV‑ячеек. Проведено свыше 70 симуляций. Оптимальная конфигурация:- высота теплового аккумулятора: 0,48–0,72 м;
- полупроводники: InGaAs с шириной запрещённой зоны ~0,74 эВ.
Перспективы
Модульная конструкция позволяет использовать систему:- как основу высокотемпературных солнечных электростанций;
- в качестве локальных накопителей энергии для промышленности и удалённых районов.