211service.com
Jak postavit solární generátor
Poptávka po solární energii se rychle zahřívá (viz Nové solární technologie poháněné horkými trhy ). Konstrukce a nasazení velkých fotovoltaických panelů pro výrobu elektřiny však zůstává nákladné. Nyní dvě skupiny na MIT pracují na alternativních přístupech k elektřině založené na solární energii, které by mohly výrazně snížit náklady – a dát možnost získávat elektřinu ze slunce do rukou vesničanů v chudých zemích i kutilů na dvorcích.
Sada prototypů solárních koncentrátorů instalovaných v Lesothu. (S laskavým svolením Amy Mueller.)
Během stáže v Peace Corps v Lesothu v jižní Africe se Matthew Orosz, postgraduální student MIT, kterému radil Harold Hemond, profesor stavebního a environmentálního inženýrství, dozvěděl, že reflexní parabolické žlaby mohou upéct chléb. Nyní má v plánu použít stejné vychytávky, aby přivedl energii do částí Afriky spálených na slunci, ale hladovějících po elektřině. Jeho solární generátory, dlážděné dohromady z autodílů a instalatérských potřeb, lze snadno postavit na dvorku.
Základní konstrukce systému solárního generátoru Orosz je jednoduchá: parabolický žlab (v tomto případě zabírající 15 metrů čtverečních) zaměřuje světlo na trubku obsahující motorový olej. Olej cirkuluje přes výměník tepla a mění chladivo na páru, která pohání turbínu, která zase pohání generátor.
Chladivo se poté ochladí ve dvou stupních. První stupeň rekuperuje teplo pro výrobu horké vody nebo v jednom provedení pro napájení absorpčního procesního chladiče, jako jsou chladničky na propanový pohon v obytných automobilech. Teplo generované sluncem by nahradilo nebo zvýšilo plamen propanu používaný v těchto zařízeních. Druhý stupeň dále ochlazuje chladivo, což zlepšuje účinnost systému, říká Orosz. Tato fáze bude pravděpodobně využívat chladnou podzemní vodu čerpanou na povrch pomocí energie z generátoru. Voda se pak může skladovat v nádrži na pitnou vodu.
Konstrukce využívá snadno dostupné díly a nástroje. Například jak napájecí čerpadlo, tak parní turbína jsou ve skutečnosti čerpadla s posilovačem řízení používaná v osobních a nákladních automobilech. K výrobě elektřiny používá tým alternátor, který není tak účinný jako běžný generátor, ale je již navržen pro nabíjení baterie, což snižuje část složitosti systému. A stejně jako čerpadla posilovače řízení jsou alternátory, včetně méně drahých repasovaných, snadno dostupné.
Výsledkem je, že kompletní systém pro výrobu jednoho kilowattu elektřiny a 10 kilowattů tepla, včetně baterie pro ukládání vyrobené energie, lze postavit za několik tisíc dolarů, říká Orosz, což je méně než polovina nákladů na jeden kilowatt. fotovoltaických panelů.
Nemůžete si dovolit něco, co je určeno pro solární energii. Musíte si koupit něco, co je sériově vyráběné, za něco jiného – takhle jsou náklady rozumné, říká Duane Johnson, majitel Red Rock Energy, ve White Bear Lake, MN, který vyvinul a prodává tisíce levných slunečních LED diod. sledovací zařízení, která Orosz používá k orientaci solárních koncentrátorů. Většina zařízení se používá k umístění fotovoltaických panelů, říká, ale někteří lidé je používají se starými satelitními parabolami ke koncentraci tepla a výrobě páry. Prodej jeho zařízení roste o 25 procent ročně, což je podobné tempo jako v solárním fotovoltaickém průmyslu.
Repasované autodíly nejsou jediným způsobem, jak jít. Amy Sun, postgraduální studentka v MIT's Media Lab, navrhla levný systém, který využívá teplo ze solárního koncentrátoru k pohonu typu turbíny původně patentovaného Nicolou Teslou. Namísto výroby složitých, obtížně vyrobitelných lopatkových turbín se Sun obrátil na Teslovu turbínu, která se skládá z jednodušších plochých disků naskládaných jako záznamy na centrální hřídeli. Disky jsou pečlivě rozmístěny, aby mezi nimi mohla proudit pára. Jak pára proudí, tření mezi párou a povrchem disků způsobuje jejich rotaci. Jakmile zprovozním rotační hřídel, mohu ji připojit téměř ke všemu – vzduchové pumpě, kompresoru, ventilátoru, mixéru, brusce, šicím stroji, chladicímu kompresoru a pro pohon těch několika málo věcí, které jsou ve své podstatě skutečně elektrické, elektrický generátor. Vypočítává, že tento systém, který je podle ní dostatečně jednoduchý na výrobu osmiletého dítěte, může vyrábět levnou energii.
Celková ekonomika těchto systémů solárních generátorů samozřejmě závisí na tom, jak dlouho vydrží a jakou údržbu budou vyžadovat. Životnost Oroszova systému by mohla být docela dobrá, protože používá díly navržené pro robustní provoz ve vozidlech. Funguje také při relativně nízkých teplotách, což kromě toho, že je bezpečnější a snadněji se s ním pracuje, nezatěžuje výkonové limity použitého potrubí.
Poté, co již postavil funkční prototyp, Oroszův další krok, který doufá, že se mu podaří uskutečnit letos v září v Lesothu, je optimalizace výroby a nastavení systému financování, čerpajícího z nedávného grantu Světové banky ve výši 100 000 USD, aby byl systém dostupný pro vesničany, kteří by pravděpodobně používal generátor v komunitním centru a jako dobíjecí stanici baterií.
Přestože byl jejich systém původně navržen pro Lesotho, Orosz a jeho kolegové věří, že by mohl oslovit amatéry jinde. Kutilové na dvorku by si to mohli postavit sami. Není pochyb o tom, říká Amy Mueller, postgraduální studentka MIT, která převzala vedoucí roli v Oroszově projektu. Mattův táta má jednu z nich, kterou jsme postavili, abychom vyhřívali jeho jacuzzi.