Il sistema TPV sfrutta le radiazioni termiche provenienti da diverse fonti di calore , come la combustione di combustibili, il calore di scarto industriale, l'energia solare concentrata o l'energia nucleare, e le trasforma in elettricità. Un sistema termofotovoltaico (TPV) rappresenta un'ottima soluzione per raggiungere l'obiettivo di zero emissioni nette. La cella termofotovoltaica è la parte più importante del sistema TPV, in quanto converte la radiazione fotonica in elettricità.
Inoltre, la straordinaria flessibilità di conversione di diverse fonti di energia termica, tra cui solare, nucleare, combustione chimica e calore di scarto, in un'elevata densità di potenza elettrica, amplia notevolmente la gamma di applicazioni dei generatori TPV, che spazia dalla microscala alla grande scala.
Un sistema TPV ha un tempo di funzionamento più lungo e opera a una temperatura di riscaldamento del radiatore inferiore rispetto a un sistema solare fotovoltaico.
Il sistema TPV è composto da quattro componenti essenziali:
- Un generatore di combustione di carburante che produce energia termica
- Un radiatore che trasforma questa energia termica in uno spettro di emissione specifico
- Un filtro che allinea con precisione lo spettro di emissione con una cella TPV
- Una cella TPV che converte efficacemente la radiazione fotonica in energia elettrica
Vedi anche : Energia solare termica vs. fotovoltaica: una panoramica
Principio di funzionamento del sistema termofotovoltaico
Le celle termofotovoltaiche sfruttano l'energia radiante di un generatore e la trasformano in energia elettrica tramite un sistema TPV. Il generatore di energia cattura l'energia da diverse fonti di calore e la trasferisce al radiatore, con conseguente perdita di calore.
Il passo successivo riguarda il radiatore che genera energia radiante che viene poi indirizzata verso le celle fotovoltaiche attraverso il filtro. Questo filtro serve allo scopo di restringere la banda di emissione originata dal radiatore.
L'energia irradiata emessa dal radiatore dovrebbe superare, in termini di potenza, il bandgap delle celle fotovoltaiche . Tuttavia, qualsiasi fotone con energia inferiore al bandgap delle celle fotovoltaiche causerà perdite. Lo scopo del recupero di questi fotoni è quello di mantenere il calore e ridurre la fonte di riscaldamento alla temperatura desiderata del radiatore. La conversione dei segnali ottici in segnali elettrici viene utilizzata per misurare la potenza di uscita delle celle fotovoltaiche.
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