PROYECTO HUMANO

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    Una nueva manera de concentrar el calor del sol

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    Una nueva manera de concentrar el calor del sol

    Mensaje por Invitado el Dom Dic 04, 2011 1:17 am

    Una nueva manera de concentrar el calor del sol


    Los investigadores del MIT encuentran una manera de generar energía sin los arreglos de espejo de lo habitual.



    La mayoría de las tecnologías para el aprovechamiento de la energía del sol capturar la luz en sí misma, que se transforma en electricidad a partir de materiales fotovoltaicos. Otros utilizan la energía térmica del sol, por lo general concentrando los rayos solares con espejos para generar el suficiente calor para hervir agua y mover una turbina de generación. Un tercer enfoque, menos común es utilizar el calor del sol - también se concentra en los espejos - para generar electricidad directamente a través de dispositivos de estado sólido llamada thermophotovoltaics, que tienen sus raíces en el MIT se remonta a la década de 1950.

    Ahora, investigadores del MIT han encontrado una manera de utilizar los dispositivos thermophotovoltaic sin espejos para concentrar la luz del sol, lo que puede hacer el sistema mucho más simple y menos costoso. La clave es evitar que el calor se escape el material termoeléctrico, algo que el equipo del MIT se logra mediante el uso de un cristal fotónico: en esencia, una serie de agujeros microscópicos precisamente espaciados en una capa superior del material.

    El método se asemeja a efecto invernadero de la Tierra: La radiación infrarroja del sol puede entrar en el chip a través de los agujeros en la superficie, pero los rayos reflejados se bloquean cuando intentan escapar. Este bloqueo se logra mediante una geometría diseñada con precisión que sólo permite que los rayos que caen dentro de un rango muy pequeño de los ángulos de escapar, mientras que el resto se queda en el material y lo calentamos.

    El nuevo dispositivo se describe en un artí*** por el Laboratorio de Investigación Electrónica de investigación científico Peter Bermel y otros investigadores del MIT, publicado en octubre en la revista Cartas de Investigación nanoescala.

    Bermel explica que si se pone una corriente, de color oscuro, la luz y el calor que absorbe material de la luz solar directa, "no hay otro lugar más que el agua hirviendo", debido a que el objeto se irradian calor casi tan rápido como lo absorbe . Sin embargo, para generar energía de manera eficiente, se necesitan temperaturas mucho más altas que eso. Al concentrar la luz solar con espejos parabólicos o una gran variedad de espejos planos, es posible conseguir temperaturas mucho más altas - pero a costa de un sistema mucho más grande y más compleja.

    "Lo que estoy buscando es una alternativa al paradigma", dice Bermel, por "concentrar la luz solar térmico": la captura de él y que refleja de nuevo en el material. El resultado, dice, es que el dispositivo puede absorber más calor que un objeto de color negro estándar, pero "en la práctica, podemos conseguir que sea muy caliente, y no irradian la mayor parte de ese calor."

    Este sistema, dice, "a gran escala, es lo suficientemente eficiente para competir con las formas más convencionales de energía. Esta es una alternativa a los concentradores ".

    Además, el sistema es sencillo de fabricar con estándares de fabricación de chips de tecnología. Por el contrario, los espejos utilizados por los sistemas tradicionales de concentración, dice, requiere "óptica muy buena, que son caros."

    El siguiente paso en la investigación, Bermel dice, es para probar distintos materiales en esta configuración para encontrar a los que producen energía más eficientemente. Con los sistemas de thermophotovoltaic solar, dice, "la más alta eficiencia [en la conversión de energía solar en electricidad] es de 10 por ciento, pero con este enfoque angular selectivo, tal vez podría ser de 35 a 36 por ciento." Eso, a su vez, es mayor que el máximo teórico que jamás podría lograrse tradicionales células solares fotovoltaicas.

    En el negocio de las células solares, Bermel señala, "incluso pequeñas diferencias de un 1 por ciento o más se consideran importantes." En este momento, sin embargo, su investigación ha sido "fundamentalmente la teoría", por lo que el siguiente paso es la construcción y las pruebas más reales dispositivos. Hasta ahora, dice, "tenemos algunos resultados preliminares" que validan la teoría.

    Jason Fleischer, profesor asociado de ingeniería eléctrica en la Universidad de Princeton, que no participó en este trabajo, dice que para los sistemas de thermophotovoltaic para trabajar bien, "la luz del sol por lo general tiene que ser concentrado, y re-emisión hacia el espacio es un problema." El avance realizado por Bermel y sus co-autores, dice, es el uso actual que absorben la luz material y crear una estructura fotónica en él ", por lo que preferentemente emite luz en una dirección y una longitud de onda que es óptimo para la conversión fotovoltaica." De este modo, este "aumento de la eficiencia mucho más allá de las predicciones clásica basada en la luz solar no concentrada, lo que permite un pequeño dispositivo para generar tanta electricidad como una convencional que es mucho más grande."

    Esta investigación, Fleischer dijo, era "muy alto" nivel.

    El documento fue co-escrito por John MIT Joannopoulos, Francis Wright Davis, profesor de Física, profesor de física Marin Soljacic, y cuatro estudiantes. La investigación fue financiada por la National Science Foundation, el Centro de Energía del MIT S3TEC frontera de la investigación del Departamento de Energía, y el Instituto de Nanotecnologías Soldado.


    MIT

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