Das TPV-System nutzt die Wärmestrahlung verschiedener Wärmequellen wie Verbrennungsprozesse, industrielle Abwärme, konzentrierte Solarenergie oder Kernenergie und wandelt sie in Strom um. Ein thermophotovoltaisches System (TPV-System) ist eine gute Möglichkeit, die Anforderungen an eine klimaneutrale Energieversorgung zu erfüllen. Die thermophotovoltaische Zelle ist der wichtigste Bestandteil des TPV-Systems. Sie wandelt Photonenstrahlung in Elektrizität um.
Darüber hinaus erweitert die bemerkenswerte Flexibilität bei der Umwandlung unterschiedlicher Wärmeenergiequellen, darunter Solar-, Kern-, chemische Verbrennungs- und Abwärme, in eine hohe elektrische Leistungsdichte den Anwendungsbereich von TPV-Generatoren erheblich und reicht vom Mikro- bis zum Großmaßstab.
Ein TPV-System hat eine längere Betriebszeit und arbeitet mit einer niedrigeren Heizkörpertemperatur als ein Solar-Photovoltaiksystem.
Das TPV-System besteht aus vier wesentlichen Komponenten:
- Ein Brennstoffverbrennungsgenerator, der Wärmeenergie erzeugt
- Ein Heizkörper, der diese Wärmeenergie in ein spezifisches Emissionsspektrum umwandelt
- Ein Filter, der das Emissionsspektrum präzise mit einer TPV-Zelle abstimmt
- Eine TPV-Zelle, die Photonenstrahlung effektiv in elektrische Energie umwandelt
Siehe auch : Solarthermie vs. Photovoltaik – Ein Überblick
Funktionsprinzip des thermophotovoltaischen Systems
Die thermophotovoltaischen Zellen nutzen die Strahlungsenergie eines Generators und wandeln sie mittels eines TPV-Systems in elektrische Energie um. Der Generator gewinnt Energie aus verschiedenen Wärmequellen und leitet sie an den Heizkörper weiter, wodurch Wärmeverluste entstehen.
Im nächsten Schritt erzeugt der Strahler Strahlungsleistung, die dann durch den Filter auf die PV-Zellen geleitet wird. Dieser Filter dient dazu, das vom Strahler ausgehende Emissionsband einzugrenzen.
Die vom Strahler abgegebene Strahlungsenergie sollte die Bandlücke der PV-Zellen hinsichtlich der Leistung übersteigen. Photonen mit einer Energie unterhalb der Bandlücke der PV-Zellen verursachen jedoch Verluste. Die Rückgewinnung dieser Photonen dient dazu, die Wärme zu halten und die Wärmequelle auf der gewünschten Strahlertemperatur zu reduzieren. Die Umwandlung optischer in elektrische Signale wird zur Messung der Ausgangsleistung der PV-Zellen verwendet.
Lesen Sie auch : Was ist konzentrierte Photovoltaik?
