上海油压工作室马来西亚多媒体大学的研究人员设计并分析了一种新型混合系统,该系统将光伏与热电发电机 (TEG) 集成在一起。光伏板在白天发电,而热电发电机则利用电池周围的温差在夜间发电。
TEG 可以通过“塞贝克效应”将热量转化为电能,这种效应发生在两种不同半导体之间的温差产生两种物质之间的电压差时。这种设备通常用于工业应用,将多余的热量转化为电能。然而,它们的高成本和有限的性能迄今为止限制了其更广泛的应用。
上海油压工作室该研究的通讯作者 Chan Kah Yoong 告诉《光伏》杂志: “之前的研究主要集中于提高 PV-TEG 系统的日间效率,或专门研究 TEG 表面积和串联配置对夜间应用的影响。这项研究旨在通过展示更大的 TEG 面积和优化的配置如何显著提高夜间电力输出,为持续发电提供可持续的解决方案,从而弥补现有文献中的空白。”
在测试中,该团队在散热器下方放置了一个加热器,以控制和模拟不同的温差。测试了三个不同的 TEG 表面积:一个系统尺寸为 3 厘米 × 3 厘米;另一个尺寸为 4 厘米 × 4 厘米;两个串联的 TEG 尺寸均为 4 厘米 × 4 厘米。它们连接的光伏电池是一个多晶硅器件,工作电压为 9 V,工作电流范围为 0-100 mA,能够产生 1 W 的峰值功率。
上海油压工作室“当温差达到 55 摄氏度时,3 厘米 x 3 厘米 TEG 可产生高达 0.9 毫瓦的功率,而 4 厘米 x 4 厘米 TEG 的最大功率为 3.8 毫瓦,”学者们表示。“两个 4 厘米 x 4 厘米 TEG 串联在一起,输出功率是 4 厘米 x 4 厘米 TEG 的两倍。这里的最大功率达到 7.7 毫瓦。”
在这三种 TEG 情况下,当温差最小为 5 C 时,产生的最大功率略高于零。在 3 cm x 3 cm TEG 中,峰值电压为 114.9 V,峰值电流为 8.67 A。4 cm × 4 cm TEG 的峰值电压为 180.2 V,峰值电流为 21.5 A。在两个 TEG 串联的情况下,最大电压为 340.4 V,而峰值电流约为 21.5 A。
研究团队总结道:“这项研究证明了该系统的实用性和经济性。”研究还指出,如果将一个带有双 4 厘米 × 4 厘米 TEG 的光伏系统安装在美国平均可用面积为 1,500 平方英尺的屋顶上,仅 TEG 就能产生额外的 375 W 电力。
Yoong 表示:“该系统可用于一些家用电器,如台式电脑、笔记本电脑、手机充电器、LED 电视和照明设备。其潜在的可扩展性表明,如果屋顶空间充足,夜间可以产生大量能源。”
该系统是在《能源报告》上发表的一项研究“基于辐射冷却的太阳能夜间发电机”中提出的。