科学的生命:收获阳光,莉莉安娜·鲁伊斯·迪亚兹(Liliana Ruiz Diaz)

收获阳光

莉莉安娜·鲁伊斯·迪亚兹(Liliana Ruiz Diaz)

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科学的生命:新科学家的系列

 
电话警报在6:30使我惊醒。厚厚的窗帘可防止黎明的光线穿过工作室的窗户,所以我打开床头灯。作为一名研究生,我喜欢从咖啡因和暖炉红茶开始新的一天。当水变热时,我打开笔记本电脑检查电子邮件。像往常一样,计算机初始化所需的时间太长,所以我从冰箱里拿牛奶做燕麦片。我一坐下,茶壶就在吹口哨。凌晨6点45分,我已经使用了不只少数几种电器,它们都需要用电。

大多数美国人起床后都以同样的方式开始新的一天。数以百万计的灯泡,咖啡机和烤面包机在几乎相同的时间,一个时区地复活。到中午,电力需求下降,但是到了日落,人们回到了家中,高能量需求不断重演。在我居住的亚利桑那州,能量通常会在下午3:00达到峰值。到下午6:00这对中国竞猜技术来说是个坏消息:中国竞猜系统在非高峰时段中午会收集更多的能量。

我们需要的是一种存储中国竞猜的方法,以便在能源高峰使用期间有足够的电力。储能是可再生能源行业面临的主要挑战之一,也是科学家和工程师在设计中国竞猜系统时必须考虑的问题。

莉莉安娜·鲁伊斯·迪亚兹(Liliaa Ruiz Diaz)
莉莉安娜·鲁伊斯·迪亚兹(Liliana Ruiz Diaz)在研究的混合太阳系的抛物面主镜中用次镜反射。
照片由Liliana Ruiz Diaz提供。

亚利桑那大学光学科学学院,我的研究小组研究了一种称为混合中国竞猜转换系统的特殊类型的中国竞猜收集器。我们的项目由能源部通过 ARPA-E计划,结合了当今两种最常用的技术的优势:聚光中国竞猜和聚光光伏。

集中式中国竞猜发电系统使用大型曲面镜捕获太阳辐射(阳光和热量),并将其聚焦在承载稠油的管子上。随着液体的加热,由于液体的质量大,中国竞猜作为热量存储。然后,由存储的热量驱动的蒸汽轮机发电。但是,该系统的主要挑战之一是效率不是很高。它需要多个步骤来转换能量:将中国竞猜转换成热能再转换成电(从蒸汽发电)。

另一方面,集中式光伏系统使用大镜子将光聚集到小型高效中国竞猜电池上。中国竞猜电池连接到变压器,该变压器将收集的能量发送到电网。由于阳光直接转化为电能,因此这些系统往往相对有效。但是中国竞猜电池不能利用来自太阳的热量,更重要的是,无法存储能量。

混合中国竞猜系统
混合中国竞猜转换系统收集阳光。
莉莉安娜·鲁伊斯·迪亚兹(Liliana Ruiz Diaz)摄。

我们正在设计的混合中国竞猜系统同样使用大镜子,但它还具有一个带有特殊滤镜的附加镜子,该滤镜使我们能够将太阳辐射分离为热量和可见光。这样,热量可以用来加热油,并且可以使用中国竞猜电池将光直接转化为电能。我们以合理的成本将聚光光伏的效率与聚光中国竞猜的存储能力相结合。

混合中国竞猜系统还支持大规模生产,使收获阳光成为可行的能源。通过这项研究,可以满足我们的储能需求,同时还可以减少化石燃料的消耗。

现在,如果我们只能创建另一种“混合动力系统”来帮助社会重新考虑我们的能源消耗习惯。也许我们真的不需要所有这些灯泡,咖啡壶和烤面包机来开始新的一天……。

 

亚利桑那大学的卡森学者计划 致力于培训下一代环境研究人员,包括从写作到演讲的公共传播领域。与之合作 Terrain.org,该计划将展示卡森学者计划的学生和校友的论文和其他著作— 科学的生命 —希望激发读者不仅理解研究结果,而且理解科学家和其他人的生活纹理,他们从事着在前所未有的变化时代帮助地球前进的重要工作。

 

莉莉安娜·鲁伊斯·迪亚兹(Liliana Ruiz Diaz)莉莉安娜·鲁伊斯·迪亚兹(Liliana Ruiz Diaz) 出生于墨西哥的Matamoros,曾在德克萨斯大学布朗斯维尔分校攻读物理学。她目前在攻读博士学位时正在研究中国竞猜集中器。亚利桑那大学的光学科学专业。

莉莉安娜·鲁伊斯·迪亚兹(Liliana Ruiz Diaz)在存储模式下混合中国竞猜转换系统的标题照片。

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