Jak zbudować generator słoneczny

Popyt na energię słoneczną gwałtownie rośnie (patrz Nowe technologie solarne napędzane przez gorące rynki). Jednak konstruowanie i wdrażanie dużych paneli fotowoltaicznych do wytwarzania energii elektrycznej pozostaje drogie. Teraz dwie grupy w MIT pracują nad alternatywnymi podejściami do energii elektrycznej opartej na energii słonecznej, które mogłyby znacznie obniżyć koszty – i przekazać możliwość pozyskiwania energii elektrycznej ze słońca zarówno mieszkańcom wsi w biednych krajach, jak i majsterkowiczom przydomowym.

Zestaw prototypowych koncentratorów słonecznych zainstalowanych w Lesotho. (Dzięki uprzejmości Amy Mueller.)

Podczas pobytu w Korpusie Pokoju w Lesotho w południowej Afryce, Matthew Orosz, absolwent MIT, któremu doradzał Harold Hemond, profesor inżynierii lądowej i środowiskowej, dowiedział się, że odblaskowe paraboliczne koryta mogą upiec chleb. Teraz planuje użyć tych samych urządzeń, aby dostarczyć energię do części Afryki upieczonej na słońcu, ale głodnej elektryczności. Jego generatory słoneczne, sklecone z części samochodowych i zaopatrzenia w hydraulikę, można łatwo zbudować na podwórku.

Podstawowa konstrukcja systemu generatorów słonecznych Orosz jest prosta: rynna paraboliczna (zajmująca w tym przypadku 15 metrów kwadratowych) skupia światło na rurze zawierającej olej silnikowy. Olej krąży w wymienniku ciepła, zamieniając czynnik chłodniczy w parę, która napędza turbinę, która z kolei napędza generator.

Następnie czynnik chłodniczy jest chłodzony w dwóch etapach. W pierwszym etapie odzyskuje ciepło w celu podgrzania wody lub, w jednym projekcie, do zasilania agregatu absorpcyjnego, takiego jak lodówki zasilane propanem w pojazdach kempingowych. Ciepło generowane przez energię słoneczną zastąpiłoby lub wzmocniło płomień propanowy stosowany w tych urządzeniach. Drugi etap dodatkowo chłodzi czynnik chłodniczy, co poprawia wydajność systemu – mówi Orosz. Ten etap prawdopodobnie będzie wykorzystywał chłodne wody gruntowe pompowane na powierzchnię za pomocą energii z generatora. Woda może być następnie przechowywana w zbiorniku na wodę pitną.

Projekt wykorzystuje łatwo dostępne części i narzędzia. Na przykład zarówno pompa zasilająca, jak i turbina parowa są w rzeczywistości pompami wspomagania kierownicy stosowanymi w samochodach osobowych i ciężarowych. Do wytwarzania energii elektrycznej zespół wykorzystuje alternator, który nie jest tak wydajny jak zwykły generator, ale jest już zaprojektowany do ładowania akumulatora, co zmniejsza złożoność systemu. Podobnie jak pompy wspomagania kierownicy, alternatory, w tym tańsze regenerowane, są łatwe do zdobycia.

W rezultacie, kompletny system do wytwarzania jednego kilowata energii elektrycznej i 10 kilowatów ciepła, w tym bateria do przechowywania wytworzonej energii, można zbudować za kilka tysięcy dolarów, mówi Orosz, czyli mniej niż połowę kosztu jednego kilowata. paneli fotowoltaicznych.

Nie stać Cię na coś, co jest przeznaczone do energii słonecznej. Musisz kupić coś, co jest masowo produkowane na coś innego – w ten sposób koszt jest rozsądny, mówi Duane Johnson, właściciel Red Rock Energy z White Bear Lake w stanie Minnesota, który opracował i sprzedaje tysiące niedrogich lamp słonecznych opartych na diodach LED. urządzenia śledzące, których Orosz używa do orientowania koncentratorów słonecznych. Jak mówi, większość urządzeń służy do pozycjonowania paneli fotowoltaicznych, ale niektórzy używają ich ze starymi antenami satelitarnymi do koncentrowania ciepła i wytwarzania pary. Sprzedaż jego urządzeń rośnie o 25 procent rocznie, podobnie jak w branży fotowoltaiki słonecznej.

Zmienione części samochodowe to nie jedyna droga. Amy Sun, absolwentka Media Lab w MIT, zaprojektowała niedrogi system, który wykorzystuje ciepło z koncentratora słonecznego do napędzania turbiny pierwotnie opatentowanej przez Nicolę Teslę. Zamiast tworzyć skomplikowane, trudne w produkcji turbiny z łopatkami, Sun zwrócił się ku turbinie Tesli, która składa się z prostszych płaskich dysków ułożonych jak płyty na centralnym wale. Dyski są starannie rozmieszczone, aby umożliwić przepływ pary między nimi. Gdy para przepływa, tarcie między parą a powierzchnią dysków powoduje ich obrót. Kiedy już mam pracę wału obrotowego, mogę go połączyć z prawie wszystkim – pompą powietrza, sprężarką, wentylatorem, mikserem, szlifierką, maszyną do szycia, sprężarką chłodniczą, a do zasilania tych nielicznych rzeczy, które są naprawdę elektryczne, z elektrycznym generator. Oblicza, że ​​ten system, o którym mówi, że jest wystarczająco prosty, by mógł go zrobić ośmiolatek, może wytwarzać tanią energię.

Oczywiście ogólna ekonomia tych systemów generatorów słonecznych zależy od tego, jak długo będą działać i ile będą wymagały konserwacji. Żywotność systemu Orosz może być całkiem dobra, ponieważ wykorzystuje on części zaprojektowane do pracy w trudnych warunkach w pojazdach. Działa również w stosunkowo niskich temperaturach, co oprócz tego, że jest bezpieczniejsza i łatwiejsza w obsłudze, nie obciąża limitów wydajności używanej instalacji wodociągowej.

Po zbudowaniu działającego prototypu, następnym krokiem Orosza, który ma nadzieję zrealizować we wrześniu tego roku w Lesotho, jest optymalizacja produkcji i ustanowienie systemu finansowania, korzystając z niedawnej dotacji Banku Światowego w wysokości 100 000 USD, aby system był przystępny dla mieszkańców wsi, którzy prawdopodobnie użyje generatora w domu kultury i jako stacji ładowania baterii.

Chociaż ich system został pierwotnie zaprojektowany dla Lesotho, Orosz i jego koledzy uważają, że może spodobać się amatorom gdzie indziej. Majsterkowicze podwórkowi mogliby to zbudować sami. Nie ma co do tego wątpliwości, mówi Amy Mueller, absolwentka MIT, która objęła wiodącą rolę w projekcie Orosza. Tata Matta ma taki, który zbudowaliśmy do ogrzewania jego jacuzzi.

ukryć