211service.com
Tanie chłodzenie poza siecią
Startup z siedzibą w Cambridge w stanie Massachusetts opracował nowy, zasilany energią słoneczną system chłodzenia do przechowywania żywności w indyjskich wioskach, które są poza siecią. Promethean Power Systems Projekt jest hybrydą konwencjonalnego chłodzenia opartego na sprężarkach i materiałów termoelektrycznych – półprzewodników, które przekształcają energię elektryczną w chłodzenie i odwrotnie.
Relaks na słońcu: Koncepcyjna ilustracja systemu chłodniczego zasilanego energią słoneczną, który mógłby być używany w indyjskich wioskach poza siecią. Firma Promethean z siedzibą w Cambridge w stanie Massachusetts planuje zwiększyć wydajność systemu, łącząc chłodzenie termoelektryczne i kompresorowe.
Agregaty chłodnicze będą tańsze niż obecnie używane w indyjskich wioskach, z których większość jest poza siecią. W takich wioskach dystrybutorzy i przetwórcy żywności przechowują surowe produkty spożywcze w tradycyjnych agregatach chłodniczych opartych na sprężarkach, które działają na generatorach diesla. Kosztują około 12 000 USD, mówi współzałożyciel firmy, Sorin Grama. A ten koszt, mówi Grama, nie obejmuje rosnących kosztów oleju napędowego potrzebnego do pracy jednostek. Podczas miesiąca spędzonego rok temu w Indiach Grama i jego współzałożyciel, Sam White, zidentyfikowali kluczową niszę. Klienci ciągle pytali o system chłodzenia, który ma niskie koszty konserwacji i eksploatacji, mówi White.
Grama mówi, że nawet uwzględniając koszt paneli fotowoltaicznych (PV), jego projekt kosztowałby mniej więcej tyle samo lub nieco mniej niż agregaty chłodnicze z silnikiem Diesla. Co ważniejsze, nie miałby kosztów paliwa i prawie żadnych kosztów utrzymania. Według wstępnych obliczeń firmy, użycie sprężarki połączonej z modułami termoelektrycznymi zużyłoby 20 procent mniej energii do wygenerowania takiego samego chłodzenia, jak sama sprężarka.
W projekcie wykorzystano gotowe komponenty: silikonowe panele fotowoltaiczne, moduły termoelektryczne i agregat chłodniczy oparty na sprężarce. System sterowania firmy kieruje dwoma komponentami chłodzącymi do współpracy, tak aby wycisnąć jak najwięcej soku z paneli słonecznych, wyjaśnia Grama. Wczesnym rankiem i późnym popołudniem, gdy ilość światła słonecznego jest niewielka, panele słoneczne nie wygenerują wystarczającej mocy do uruchomienia sprężarki. Ale będzie wystarczająco dużo energii słonecznej, aby uruchomić moduły termoelektryczne, które będą generować chłodzenie do momentu włączenia sprężarki. Około południa, kiedy panele słoneczne pracują na pełnych obrotach, moduły termoelektryczne będą wykorzystywać dodatkowy sok, którego sprężarka nie potrzebuje aby zapewnić dodatkowe chłodzenie.
Od momentu założenia firmy Promethean w 2007 roku zbudował 60-litrowy chiller w skali laboratoryjnej. W zeszłym tygodniu firma pozyskała fundusze, dzięki którym planuje zbudować 500-litrowy prototyp, który ma nadzieję przetestować w Indiach w 2009 roku.
Firma wpadła na pomysł wykorzystania wyłącznie modułów termoelektrycznych podłączonych do paneli fotowoltaicznych. W module termoelektrycznym napięcie przyłożone do materiału termoelektrycznego umieszczonego między dwiema płytami ceramicznymi powoduje, że jedna strona jest gorąca, a druga zimna. Jednak istniejące termoelektryki (stosowane w fotelach samochodowych z kontrolowaną temperaturą, laserach i przenośnych lodówkach piknikowych), zazwyczaj z tellurku bizmutu lub ołowiu, nie są wystarczająco wydajne dla dużych lodówek.
Gang Chen , profesor inżynierii mechanicznej na MIT, mówi, że wydajność jednostki chłodzącej zależy od jej wielkości. Kiedy zmniejszasz rozmiar do hotelowej lodówki, sama sprężarka staje się mniej wydajna, mówi. W takich przypadkach termoelektryka staje się coraz bardziej atrakcyjna. Podejście firmy Promethean do łączenia termoelektryków ze sprężarkami brzmi jak logiczny argument na rzecz zwiększenia wydajności chłodzenia w systemach na skalę komercyjną, mówi Chen.
60-litrowy prototyp firmy wykorzystywał moduły bizmutu-telluridu firmy Marlow Industries z Dallas. To najskuteczniejszy znany dotychczas materiał chłodzący, mówi profesor fizyki z Boston College Zhifeng Ren . Ale wciąż jest miejsce na ulepszenia, a Grama mówi, że firma poszukuje nowych, być może wydajniejszych materiałów.
Firma startowa może mieć szczęście. Wiele postępów w dziedzinie materiałów termoelektrycznych wyszło ostatnio z laboratoriów. Chen z MIT, na przykład, zwiększył wydajność tellurku antymonu bizmutu o 40 procent, stosując materiały nanokrystaliczne. Naukowcy majstrują również przy tellurku ołowiu i zaczynają stosować nanodruty krzemowe oraz kompozyty krzemowo-germanowe . Chen i Ren założyli firmę o nazwie GMZ Energia , z siedzibą w Newton w stanie Massachusetts, aby skomercjalizować swój materiał nanokompozytowy, i spodziewają się komercyjnych modułów termoelektrycznych w ciągu jednego roku.