Saulė (6 000 K) ir kosmoso erdvė (3 K) yra du pagrindiniai termodinaminiai resursai, kuriais remiasi atsinaujinančios energijos gavyba. Nors mokslininkai dešimtmečius tyrinėjo šių resursų potencialą atskirai, naujausi teoriniai tyrimai rodo, kad jų sujungimas į vieną sistemą atveria galimybes, kurios gerokai viršija tradicinius energijos gavybos limitus.

Daugiau galios iš dviejų resursų

Tradiciniai metodai, tokie kaip fotovoltinės sistemos ar saulės šilumos kolektoriai, yra orientuoti tik į saulės energijos konversiją. Kita vertus, radiacinio vėsinimo technologijos leidžia išnaudoti temperatūros skirtumą tarp Žemės ir kosmoso erdvės. Mokslininkų teigimu, šie du srautai – teigiamas (saulės šviesa) ir neigiamas (išspinduliuojama šiluma) – gali būti išnaudojami vienu metu.

Teoriniai skaičiavimai rodo, kad tokios sistemos leidžia generuoti daugiau galios nei naudojant tik saulės energiją ar tik radiacinį vėsinimą. Tai suteikia naujų fundamentalių galimybių didinti energijos konversijos efektyvumą.

Techninis įgyvendinimas ir kampinis selektyvumas

Sujungti šiuos procesus į vieną sistemą nėra paprasta, nes reikia išvengti radiacinio šilumos mainų tarp saulės absorberio ir terminio spinduliuotuvo. Sprendimas slypi kampiniame selektyvume: saulės absorberis sugeria šviesą tik iš saulės krypties, o terminis spinduliuotuvas yra suprojektuotas taip, kad jo spinduliuotė būtų nukreipta į kosmosą, vengiant sąveikos su saulės absorberiu.

Tokiose sistemose, pavyzdžiui, naudojant termofotovoltinius įrenginius, galima vienu metu išgauti darbą iš trijų skirtingų temperatūrų: karštos saulės, šaltos kosmoso erdvės ir aplinkos. Kadangi sistema gauna papildomą šilumos įvestį iš Žemės, jos efektyvumas nėra ribojamas standartinio dviejų temperatūrų Karno limito.

Nuostolių mažinimas ir ateities kryptys

Nors teorinis potencialas yra didelis, praktinis įgyvendinimas susiduria su iššūkiais. Šiuo metu didelė dalis energijos perdavimo metu prarandama kaip šiluma variniuose laiduose. Tyrimai, kuriuose nagrinėjami kvantiniai taškiniai kontaktai ir kiti elektronų srautą valdantys įrenginiai, rodo, kad šilumos valdymas yra esminis žingsnis siekiant efektyvesnio energijos panaudojimo.

Mokslininkų vertinimu, šie rezultatai suteikia gaires tolesniam energijos gavybos sistemų tobulinimui. Nors dabartiniai skaičiavimai dar neįtraukia atmosferos įtakos, jie aiškiai nurodo, kad sinergetinis požiūris į saulės ir kosmoso erdvės resursus yra viena iš perspektyviausių krypčių atsinaujinančios energetikos srityje.

Šaltiniai

  1. [1] [Nature.com | 2026-08-08] Thermodynamic limits for simultaneous energy harvesting from the hot sun and cold outer space | Light: Science & Applications
  2. [2] [Nature.com | 2026-08-08] Sublattice engineering and crystal system design: microscopic pathways to enhanced performance in halide solid-state electrolytes
  3. [3] [Nature.com | Tue, 10 Ma] Cr-LiF as a high energy density conversion-type cathode for Li-ion solid-state batteries