Das TPV-System nutzt die Wärmestrahlung verschiedener Wärmequellen, wie Brennstoffverbrennung, industrielle Abwärme, konzentrierte Solar- oder Kernenergie, und wandelt diese in Strom um. Eine thermophotovoltaische Anlage (TPV) ist eine gute Möglichkeit, die Netto-Null-Anforderungen zu erfüllen. Die thermophotovoltaische Zelle ist der wichtigste Bestandteil des TPV-Systems. Sie wandelt Photonenstrahlung in Strom 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 verfügt über eine längere Betriebszeit und Betrieb bei niedrigerer Heizkörpertemperatur im Vergleich zu einer Photovoltaikanlage.
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 Sie die Strahlungsenergie eines Generators und wandeln Sie sie in elektrische Energie um über ein TPV-System. Der Stromgenerator nutzt Energie aus verschiedenen Heizquellen und überträgt sie auf den Heizkörper, wodurch ein gewisser Wärmeverlust entsteht.
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 von PV-Zellen in Bezug auf die Leistung. Photonen mit einer Energie unterhalb der Bandlücke von PV-Zellen verursachen jedoch Verluste. Der Zweck der Rückgewinnung dieser Photonen besteht darin, die Wärme zu erhalten und die Heizquelle auf die gewünschte Heizkörpertemperatur zu reduzieren. Die Umwandlung optischer in elektrische Signale dient zur Messung der Ausgangsleistung von PV-Zellen.
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