Ηλιακές κυψέλες με αποδοτικότητα 60%;

Πηγή: PhysOrg, 8 Ιανουαρίου 2007

Ο πυρηνικός μηχανικός Lonnie Johnson, που είναι γνωστός καλύτερα για την εφεύρεσή ενός σούπερ νεροπίστολου για τα παιδιά, έχει σχεδιάσει πρόσφατα έναν νέο τύπο ηλιακής ενεργειακής τεχνολογίας, και ισχυρίζεται ότι μπορεί να επιτύχει ένα ποσοστό αποδοτικότητας μετατροπής της ηλιακής ενέργειας πάνω από 60%. Αν σκεφτούμε ότι τα καλύτερα συστήματα ηλιακής ενέργειας έχουν σήμερα μια αποδοτικότητα 30-40 τοις εκατό, η μέθοδος του Johnson θα μπορούσε να περικόψει το κόστος της ηλιακής ενέργειας σχεδόν στο μισό.

Ένα πρόσφατο άρθρο στο Popular Mechanics περιγράφει πως  θα λειτουργούσε το σύστημα Johnson. Αντί να χρησιμοποιηθούν φωτοβολταϊκές κυψέλες, όπου το πυρίτιο μετατρέπει το φως σε ηλεκτρική ενέργεια, το νέο σύστημα λειτουργεί όπως μια μηχανή θερμότητας. Αλλά αντί να χρησιμοποιηθεί η θερμότητα για να στρέψει έναν άξονα, χρησιμοποιείται η θερμότητα για να κινήσει ιόντα υδρογόνου μέσω μιας μεμβράνης - ηλεκτροδίου, και έτσι να δημιουργηθεί ηλεκτρική ενέργεια.

Ο Lonnie Johnson με την εφεύρεσή του σούπερ νεροπίστολου, το κορυφαίο σε πωλήσεις παιχνίδι στις ΗΠΑ στις αρχές της δεκαετίας του '90

Το σύστημα, που ονομάζεται Σύστημα Μετατροπής Θερμοηλεκτρικής Ενέργειας Johnson (JTEC) αποτελείται από δύο σωρούς ηλεκτροδίων - ένα σωρό υψηλής θερμοκρασίας που θερμαίνεται από τον ήλιο (και από εστιασμένα κάτοπτρα) και ένα  σωρό χαμηλής θερμοκρασίας.

Ένα απότομο τίναγμα θα προκαλέσει μια τάση στους σωρούς των ηλεκτροδίων, με το σωρό χαμηλής θερμοκρασίας να αντλεί υδρογόνο από μια χαμηλή σε μια υψηλή πίεση, προκειμένου να διατηρηθεί η διαφορά πίεσης. Καθώς δε το υδρογόνο θα περνά μέσω του σωρού των ηλεκτροδίων υψηλής θερμοκρασίας, παράγει ισχύ. Από μία άποψη, οι εργασίες του συστήματος είναι παρόμοιες με μια κυψέλη καυσίμων.

Ο Johnson προγραμματίζει να κατασκευάσει ένα σύστημα του οποίου η υψηλή θερμοκρασία θα φθάνει έως 600 βαθμούς Κελσίου, με τη βοήθεια παραβολικών κατόπτρων σύμφωνα με τη σημερινή ικανότητα συγκέντρωσης των ηλιακών ακτίνων, που μπορούν να παραγάγουν θερμοκρασίες πάνω από 800 βαθμούς Κελσίου. Στους 600 βαθμούς, το σύστημα θα είχε μια αποδοτικότητα κοντά στο 60%. Στις υψηλότερες θερμοκρασίες όμως, η αποδοτικότητα θα αυξανόταν ακόμη περισσότερο.

Το σύστημα πρέπει να είναι σε θέση να παραγάγει ισχύ αρκετών μεγαβάτ, σύμφωνα με τον Johnson. Θα μπορούσε, επίσης, να μαζέψει τη θερμότητα των αποβλήτων από τις μηχανές εσωτερικής καύσεως, τους στροβίλους, ακόμη και από το ανθρώπινο σώμα. 

Ο Johnson, που ήταν πριν υπάλληλος της NASA, χρηματοδοτεί την εργασία του με τα εκατομμύρια δολάρια που κέρδισε από την εφεύρεση του super soaker.