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《小型住宅太阳能加热和冷却系统的能量平衡和生命周期评估，配备有吸附冷却装置》

  • 来源专题：可再生能源
  • 编译者： pengh
  • 发布时间：2017-10-15

  • 用于空间供热和制冷的太阳能加热和冷却系统正在经历一种日益增长的趋势和兴趣。然而，小型/中型装置的实际能源和环境性能并没有明显的可预见。摘要本文对不同欧洲气候条件下的吸附冷却系统进行了分析。太阳能系统在TRNSYS进行了模拟，并与传统的使用蒸汽压缩装置的系统进行了比较。研究结果已被用于生命周期评估(LCA)研究，确定了整个系统的潜在影响，从原材料供应到生命周期。LCA是利用在国际能源机构SHC任务48的框架中开发的LCA工具进行的。结果表明，该系统的有效寿命是一个关键参数:在10年的有效寿命中，传统系统在几乎所有的位置上都比可再生的系统性能好。然而，如果延长寿命(15年或20年)，在几乎所有的气候条件下，太阳能系统都显示了环境优势:在操作步骤中使用太阳能系统的环境效益抵消了在其他生命周期步骤中产生的额外影响。

    ——文章发布于2017年12月

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  • 《提升和冷却》
    • 来源专题：纳米科技
    • 编译者：郭文姣
    • 发布时间：2020-03-17
    • 将机械谐振器与电子晶体管相结合制成的灵敏传感器可用于检测小分子气体、DNA链甚至氦的超流体。这些元件是耦合的，因此谐振器的运动影响通过晶体管的电流，因此可以用电信号来测量机械位移。在小范围内，晶体管的波动会反过来对谐振器产生机械扰动，这种效应被称为电子反作用。 现在，两个研究小组在《自然物理》杂志上发表文章，利用电子反作用力进行不同的应用。研究小组使用了类似的装置:碳纳米管，既是晶体管又是谐振器，悬浮在两个电极之间。Edward Laird和他的同事发现，由反作用力引起的自维持振荡可以用来产生相干声子源。在另一项研究中，Adrian Bachtold和他的同事利用反向作用将纳米管冷却到只有几个量子能量。 在这样的纳米机电系统中，检测小的力并将这些力转换成可测量的电信号是一个挑战。Laird解释说:“当一个电子跃迁到谐振器上时，所增加的静电力还不到1微微吨。”“为了响应这个力，我们必须使用我们能制造的最小的机械振荡器，这就是使用悬浮碳纳米管的原因。即便如此，我们需要探测到的运动也是微小的。” 利用射频技术和超导放大器来测量纳米谐振器的运动。静电门控制着纳米管中电子的数量。在一定的栅极电压下，特定数量的电子在纳米管中，在谐振器运动和晶体管中的电子隧穿之间形成一个反馈回路。Laird和他的同事们利用这个反馈回路创造了一个自我维持的相干振荡，类似于声子激光源。 在第二项研究中，Bachtold和他的团队利用反作用力来抑制纳米管的机械振荡。这个系统的反作用机制略有不同。使用了更导电的碳纳米管，结果电流的波动是由焦耳加热引起的。利用这项技术，研究人员将纳米管冷却到不到5量子能量。 利用这种尺度的电子-声子相互作用，开辟了一个观察极化子物理的新平台。如果系统可以冷却到基态，同时保持机械振动的非线性，Bachtold希望可以实现机械量子位。“与现有的量子位元相比，机械量子位元可能更容易耦合到不同的量子系统，例如自旋、光子和冷原子，”Bachtold说。此外，他们将被赋予特别长的淘汰时间。然而，机械量子位元的实现在迄今所制造的所有机械系统中都是遥不可及的。 Laird打算研究量子力学如何影响纳米谐振器。“在我们的实验中，两能级系统是一个单电子晶体管，其行为方式最终完全是经典的，”Laird解释说。“对于双量子点、自旋或超导量子位等量子二级系统，其反作用力将是不同的。Laird总结道:“我们可以用它来制备整个运动叠加的纳米管吗?”我觉得这很有意思。”
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  • 《沙迦大学获创新冷却系统专利 提升太阳能光伏板性能》
    • 来源专题：能源情报网监测服务平台
    • 编译者：郭楷模
    • 发布时间：2025-08-08
    • 沙迦大学的科学家们获得一项美国专利(US12341471B2)，该专利涉及一种旨在提高太阳能光伏(PV)板性能的创新冷却系统。研究人员称，此发明可显著减少因高工作温度造成的能量损失，这一问题在炎热气候下一直困扰着太阳能系统。 该专利系统专注于太阳能光伏组件的热管理，利用中央空调系统排出的热废气来冷却太阳能电池板的背面。这种双重用途方法既解决了多余热量问题，又重新利用了原本会损失的废能。 沙迦大学可持续和可再生能源工程教授、首席发明人Chaouki Ghenai表示，这种新颖的冷却技术有助于降低太阳能电池板的运行温度，提高电力输出和太阳能光伏组件的效率。它不仅能恢复炎热干旱环境下损失的电力输出，延长资产使用寿命，还能实施新的混合系统，降低能源的平准化成本，提高太阳能发电厂的整体效率。 太阳能电池板通过光伏效应发电，当光照射到基于半导体的太阳能电池表面时，光会被转换成电能。但并非所有被吸收的阳光都能被转化，大部分会变成热量，提高太阳能电池板的温度并降低其效率。在专利申请中，发明人强调辐照度和温度是影响太阳能电池板性能的关键环境因素，太阳能电池吸收阳光后，一部分转化为电能，剩余部分产生热量使温度升高。 据研究人员介绍，目前的太阳能系统面临两大挑战：一是热降解，即温度升高导致能量输出降低;二是污染，即灰尘和碎片的堆积，在干旱和高温地区尤为严重。此外，光损耗和欧姆损耗也是阻碍太阳能电池效率的因素。 盖奈教授认为，在炎热的沙漠地区，太阳能资源丰富但环境温度高，采用太阳能光伏冷却技术十分必要，可最大限度地提高发电量，保障资产健康和使用寿命，减少污染和维护。在炎热干燥气候下，利用建筑物暖通空调(HVAC)系统的废气冷却太阳能光伏板，可降低太阳能电池温度，回收高达10%的太阳能发电量，延长太阳能电池板使用寿命。 研究人员强调，在所有系统损耗中，热效应是导致太阳能系统性能下降的最大因素。随着温度从标准测试条件(STC)升高，太阳能光伏板的输出功率会相应降低。在某些地区，太阳能电池板的运行温度高达70°C，可能导致能量输出损失高达20%。发明者指出，工作温度升高1°C，通常会导致相对效率下降0.45%(功率温度系数)，且预计每升高10°C，太阳能系统的衰减速度就会翻倍。 为解决这一问题，该团队开发了目前的冷却装置，将空调系统中的废气引导至太阳能电池板的背面。盖奈教授表示，这项发明具有实际应用价值，可以增强现有太阳能系统。通过完成热循环，将建筑废气转化为光伏(PV)的免费冷却源，有助于提高太阳能产量并减少建筑物的冷却负荷。 据Ghenai教授介绍，这项专利已引起业界广泛关注，暖通空调、建筑能源管理和太阳能光伏领域的多家公司已表示有兴趣整合暖通空调系统的废气来冷却太阳能光伏组件。该发明可显著提高太阳能发电量，满足建筑物用电负荷，减轻冷水机组的负担，并延长太阳能电池组件的使用寿命。 该系统包括连接到中央空调模块出口的排气扇，具有一个支撑结构，位于风扇前方预定距离处，用于容纳一个或多个太阳能电池板，电池板以特定角度和方位角倾斜，以最大限度地使其后表面暴露在冷却气流中。风扇经过校准，可输送预定温度的空气，优化冷却效果并提高整体系统效率。 发明人总结道，有效的太阳能电池板冷却方法和维护政策对于提高电力系统的效率和可靠性至关重要。Ghenai教授及其团队目前正在推进清洁能源技术的创新研究，包括收集暖通空调系统产生的废气为风力涡轮机提供动力以产生可再生电力、开发太阳能光伏/风力涡轮机混合系统、创造干旱地区除尘和太阳能光伏清洁的新方法以及设计增强绿色氢气生产的解决方案。
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