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Forscher haben eine neue thermophotovoltaische Zelle (TPV) entdeckt, die Wärme mit einem Wirkungsgrad von mehr als 40 % in Strom umwandelt und damit nahezu die Leistung herkömmlicher Dampfturbinenkraftwerke erreicht.
Die Zellen könnten möglicherweise in netzbasierten „Wärmebatterien“ verwendet werden, die ohne bewegliche Teile zuverlässig Energie erzeugen. Bisher erreichten TPV-Zellen nur Wirkungsgrade von bis zu 32 %, weil sie bei niedrigeren Temperaturen arbeiteten.
Das Projekt des Massachusetts Institute of Technology und des National Renewable Energy Laboratory (NREL) nutzt Energie aus rotglühenden Wärmequellen im Bereich von 1900 °C bis 2400 °C. Durch Messung des Wirkungsgrads mit einem Wärmeflusssensor fand das Team heraus, dass die Leistung von der Temperatur abhängt. Und diese Macht ist die gleichen 40%.
Dampfturbinen können den gleichen Wirkungsgrad bieten, sind jedoch viel komplexer und arbeiten nur bei niedrigeren Temperaturen.
„Einer der Vorteile von Festkörper-Energiewandlern ist, dass sie bei höheren Temperaturen mit geringeren Wartungskosten betrieben werden können, da sie keine beweglichen Teile haben.“, sagte MIT-Professor Asegun Henry MIT News.
"Sie sitzen einfach an Ort und Stelle und produzieren zuverlässig Strom". In Zukunft wird das System in einer Netzthermobatterie überschüssige Energie aus erneuerbaren Quellen wie der Sonne aufnehmen und in gut isolierten Bänken aus heißem Graphit speichern. Bei Bedarf können die TPV-Elemente diese Wärme in Strom umwandeln und an das Stromnetz senden.
"Thermophotovoltaische Zellen sind der letzte wichtige Schritt, um zu zeigen, dass thermische Batterien ein tragfähiges Konzept sind", - sagte Asegun Henry. "Dies ist ein absolut wichtiger Schritt zur Verbreitung erneuerbarer Energien und zum Übergang zu einem vollständig kohlenstofffreien Energienetz".
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