Гибридная солнечная термоэлектрическая система (HSTE) создана учеными Массачусетского технологического института (MIT). В основе работы установки – известный принцип функционирования труб (солнечных коллекторов), расположенных в фокусе параболических зеркальных желобов.
HSTE – получение тепла и электричества
Авторы разработки Ненад Милькович и Эвелин Ван на опыте показали, что сочетание в одном устройстве возможности вырабатывать тепло и ток позволяет получить высокую эффективность преобразования солнечной энергии (52,6%) при низкой стоимости установки.
Выбранный в качестве основы принцип работы солнечного коллектора был существенно изменен. Взамен одной трубки с теплоносителем под яркий свет подставляли «матрешку» из элементов, вложенных один в другой. Пакет таких концентрических трубок нагревался лучами, отраженными от зеркала. Наружной трубке принадлежала функция защиты термопары.
Лучи нагревали горячую сторону термопары, вырабатывающей ток. Лишнее тепло «сбрасывали» с холодного спая термоэлектрической пары, передавали по внутренней трубке для дальнейшего использования, например, в системе горячего водоснабжения или отопления. Во внутренней трубке (термосифоне) находилась жидкость, меняющая фазу, благодаря чему происходило пассивное (без насоса) смещение тепловой энергии от участка с зеркалом к той части, где находился теплообменник-конденсатор.
Новаторы из MIT считают, что термоэлектрические пары намного проще всех устройств, применяемых ранее в комбинации с фотоэлектрическими ячейками. По сравнению с существующими способами одновременного получения тока и тепла от солнца – различных комбинаций солнечных панелей и машин (турбин, стирлингов) – новый способ значительно дешевле.
Для проверки работы HSTE использовали компьютерное моделирование и лабораторные испытания. В роли термоэлектрических материалов пробовали теллурид свинца и висмута, германий и кремний. Для стенок термосифона и жидкости применяли пары сталь-ртуть, медь-вода, никель-калий. Несмотря на то, что КПД преобразования тепла от солнца в электроток невысокий Э.Ван и Н. Милькович намерены построить крупный образец системы и провести испытание на реальном объекте, например, жилом доме. В новой системе основной продукцией будет тепло, а сопутствующей – ток.