211service.com
Billig, off-grid køling
En startup baseret i Cambridge, MA, har udviklet et nyt solcelledrevet kølesystem til madopbevaring i indiske landsbyer, der er uden for nettet. Promethean Power Systems Designet er en hybrid af konventionel kompressorbaseret køling og termoelektriske materialer – halvledere, der omdanner elektricitet til køling og omvendt.
Afkøling i solen: En konceptuel illustration af et solcelledrevet kølesystem, der kunne bruges i off-grid landsbyer i Indien. Promethean, der er baseret i Cambridge, MA, planlægger at gøre systemet effektivt ved at kombinere termoelektrisk og kompressorbaseret køling.
Køleenhederne vil være billigere end det, der i øjeblikket bruges i indiske landsbyer, hvoraf de fleste er uden for nettet. I sådanne landsbyer opbevarer fødevaredistributører og forarbejdere råvarer i traditionelle kompressorbaserede køleenheder, der kører på dieselgeneratorer. Disse koster omkring $12.000, siger virksomhedens medstifter Sorin Grama. Og de omkostninger, siger Grama, inkluderer ikke de eskalerende omkostninger til diesel, der er nødvendige for at drive enhederne. I løbet af en måned tilbragt i Indien for et år siden, identificerede Grama og hans medstifter, Sam White, en afgørende niche. Kunder blev ved med at bede om et kølesystem, der har lave vedligeholdelses- og driftsomkostninger, siger White.
Grama siger, at selv med udgiften til fotovoltaiske (PV) paneler, ville hans design koste omtrent det samme som eller lidt mindre end de dieseldrevne køleenheder. Endnu vigtigere, det ville ikke have nogen brændstofomkostninger og næsten ingen vedligeholdelsesomkostninger. Ifølge virksomhedens indledende beregninger ville brug af en kompressor kombineret med termoelektriske moduler bruge 20 procent mindre strøm til at generere den samme køling som en kompressor alene.
Designet bruger hyldekomponenter: silicium PV-paneler, termoelektriske moduler og en kompressorbaseret køleenhed. Virksomhedens styresystem styrer de to kølekomponenter til at arbejde sammen, så de presser så meget saft ud af solpanelerne som muligt, forklarer Grama. Tidligt om morgenen og sidst på eftermiddagen, når mængden af sollys er lav, vil solpanelerne ikke generere nok strøm til at køre kompressoren. Men der vil være nok solenergi til at drive de termoelektriske moduler, hvilket ville generere afkøling, indtil kompressoren starter. Omkring middag, når solpanelerne arbejder for fuld skrue, vil de termoelektriske moduler bruge den ekstra saft, som kompressoren ikke har brug for for at give yderligere køling.
Siden Promethean blev grundlagt i 2007, har det bygget en 60-liters kølemaskine i laboratorieskala. I sidste uge sikrede virksomheden sig finansiering, som den planlægger at bygge en 500-liters prototype med, som den håber at teste i Indien i 2009.
Virksomheden havde leget med ideen om kun at bruge termoelektriske moduler koblet til PV-paneler. I et termoelektrisk modul gør spænding påført over et termoelektrisk materiale klemt mellem to keramiske plader den ene side varm og den anden kold. Imidlertid er eksisterende termoelektrik (som bruges i temperaturkontrollerede autostole, lasere og bærbare picnickølere), typisk vismut eller blytellurid, ikke effektive nok til store køleskabe.
Gang Chen , en professor i maskinteknik ved MIT, siger, at effektiviteten af en køleenhed afhænger af dens størrelse. Når man skrumper størrelsen til et hotelkøleskab, bliver selve kompressoren mindre effektiv, siger han. I disse tilfælde bliver termoelektrisk mere og mere attraktivt. Prometheans tilgang til at kombinere termoelektrik med kompressorer lyder som et logisk argument for at øge køleeffektiviteten i kommercielle systemer, siger Chen.
Virksomhedens 60-liters prototype brugte bismuth-tellurid-moduler fra Dallas-baserede Marlow Industries. Det er det hidtil mest effektive kølemateriale, der er kendt, siger fysikprofessor i Boston College Zhifeng Ren . Men der er stadig plads til forbedringer, og Grama fortæller, at virksomheden er på udkig efter nye, muligvis mere effektive materialer.
Startup-virksomheden kan være heldig. Mange fremskridt inden for termoelektriske materialer er kommet ud af laboratorier for nylig. MIT's Chen har for det første øget effektiviteten af bismuthantimontellurid med 40 procent ved at bruge nanokrystallinske materialer. Forskere roder også med blytellurid og begynder at bruge siliciumnanotråde og silicium-germanium-kompositter. Chen og Ren har grundlagt et firma kaldet GMZ energi , med hovedkontor i Newton, MA, for at kommercialisere deres nanokompositmateriale, og de forventer kommercielle termoelektriske moduler inden for et år.