211service.com
Et alternativ til din generator
Forskere ved MIT udvikler ny teknologi til at omdanne varme til lys og derefter til elektricitet, der i sidste ende kan spare brændstof i køretøjer ved at udskifte mindre effektive generatorer og lade elektriske systemer køre uden at motoren går i tomgang.
En termofotovoltaisk (TPV) generator brænder brændstof for at opvarme et materiale, der udsender lys (mærket radiator). Lyset filtreres derefter og omdannes til elektricitet i fotovoltaiske (PV) celler. (Billede udlånt af John Kassakian, MIT.)
Teknologien, kaldet termofotovoltaik, bruger benzin til at opvarme et lysemitterende materiale, i dette tilfælde wolfram. En fotovoltaisk celle omdanner derefter lyset til elektricitet. Idéen har eksisteret siden 1960'erne, siger John Kassakian, MIT elektroteknik og professor i datalogi. Men indtil nu har lysgiverne til solcelleanlægget produceret ineffektive og meget dyre systemer. Forbedringer i materialerne, der bruges i disse nyeste enheder - mulige delvist fordi forskere kan ændre materialestrukturen på nanoskala - gør nu meget mere effektive systemer, siger Kassakian.
Ifølge Kassakian kunne systemet potentielt være en mere effektiv måde at drive elektriske systemer i et køretøj på end det nuværende generator-baserede, som spilder energi i to trin: forbrændingsmotoren omdanner kun omkring 30 procent af energien i brændstof til bevægelse, og så er generatoren kun 50 procent effektiv til at omdanne den mekaniske energi til elektricitet. Han siger, at en lille prototype termofotovoltaisk enhed, der kunne bekræfte systemets forbedrede effektivitet, kan være klar om et år.
Forskerne modificerede lysudsenderens overfladestruktur ved at ætse huller i nanostørrelse ind i den for at justere bølgelængderne af udsendt lys til præcis dem, en solcelle kan omdanne mest effektivt til elektricitet. De forfinede enheden yderligere med brug af filtre, der tillader de ønskede bølgelængder af lys at passere igennem til de solcelleceller, men reflekterer andre bølgelængder tilbage til lysgiveren. Det reflekterede lys bærer energi, der hjælper med at holde emitteren varm, hvilket reducerer den nødvendige mængde brændstof.
Ud over at erstatte generatoren med et termofotovoltaisk modul, siger Kassakian, kan teknologien være en del af et klimaanlæg til køretøjer, der ikke kræver en kompressor. Fordi dette ville reducere belastningen på en motor betydeligt, kunne det gøre det muligt at slukke for motoren, når køretøjet standser i trafikken, og nemt genstarte den. Nutidens hybrider bruger denne teknik til at spare på gas, men kræver store batterier for at levere elektricitet til radioen og lysene, og for at genstarte motoren, og de skal tænde for motoren igen, når batteriopladningen løber tør. I det nye MIT-system ville disse batterier ikke være nødvendige.
Faktisk, hvis de nye materialer gør mere effektive termofotovoltaik, vil der ikke være mangel på potentielle anvendelser. Kassakian siger, at en særlig god applikation, når den kombineres med det nye klimaanlæg, kunne være til brug i lastbiler med sovekabine til at køle førerhusene og levere elektricitet til fjernsyn og andet udstyr. Og, siger Donald Chubb, en forsker ved NASA Glenn Research Center, militæret har haft stor interesse for det for bærbare strømforsyninger i marken. Fordi der ikke er nogen bevægelige dele, ville der ikke være nogen støj, så du kunne ikke registrere det.
Det vil dog tage flere år, før teknologien kan bruges i køretøjer. Udfordringer omfatter opskalering af fremstillingsprocessen, udvikling af effektive isolerings- og kølesystemer til at styre den genererede varme og sikring af, at systemet forbliver effektivt i større skala. MIT-forskningen er delvist finansieret af Toyota, men bilproducenten har ikke forpligtet sig til at implementere teknologien.