211service.com
Sådan bygger du en solcellegenerator
Efterspørgslen efter solenergi bliver hurtigt opvarmet (se New Solar Technologies Fueled by Hot Markets). Men det er stadig dyrt at bygge og installere store solcellepaneler til at generere elektricitet. Nu arbejder to grupper på MIT på alternative tilgange til solbaseret elektricitet, der kan reducere omkostningerne betydeligt - og lægge evnen til at høste elektricitet fra solen i hænderne på både landsbyboere i fattige lande og baghave-pynkere.
Et sæt prototype solenergikoncentratorer installeret i Lesotho. (Med tilladelse fra Amy Mueller.)
Under et ophold i Peace Corps i Lesotho i det sydlige Afrika, lærte Matthew Orosz, en MIT kandidatstuderende rådgivet af Harold Hemond, professor i civil- og miljøteknik, at reflekterende parabolske trug kan bage brød. Nu planlægger han at bruge de samme ting til at bringe strøm til dele af Afrika, der er bagt i sol, men sultet efter elektricitet. Hans solgeneratorer, brostensbelagte af bildele og VVS-forsyninger, kan nemt bygges i en baghave.
Det grundlæggende design af Orosz’ solcellegeneratorsystem er enkelt: Et parabolsk trug (som fylder 15 kvadratmeter i dette tilfælde) fokuserer lyset på et rør, der indeholder motorolie. Olien cirkulerer gennem en varmeveksler og omdanner et kølemiddel til damp, som driver en turbine, der igen driver en generator.
Kølemidlet afkøles derefter i to trin. Det første trin genvinder varmen for at lave varmt vand eller, i ét design, til at drive en absorptionsproceskøler, som de propandrevne køleskabe i autocampere. Den solgenererede varme ville erstatte eller forstærke den propanflamme, der bruges i disse enheder. Det andet trin afkøler kølemidlet yderligere, hvilket forbedrer systemets effektivitet, siger Orosz. Denne fase vil sandsynligvis bruge køligt grundvand pumpet til overfladen ved hjælp af strøm fra generatoren. Vandet kan derefter opbevares i et reservoir til drikkevand.
Designet bruger let tilgængelige dele og værktøjer. For eksempel er både fødepumpen og dampturbinen faktisk servostyringspumper, der bruges i biler og lastbiler. Til at generere elektricitet bruger teamet en generator, som ikke er så effektiv som en almindelig generator, men som allerede er designet til at oplade et batteri, hvilket reducerer noget af systemets kompleksitet. Og ligesom servostyringspumper er generatorer, inklusive mindre dyre istandsatte, nemme at få fat i.
Som følge heraf kan det komplette system til at generere en kilowatt elektricitet og 10 kilowatt varme, inklusive et batteri til lagring af den genererede strøm, bygges for et par tusinde dollars, siger Orosz, hvilket er mindre end halvdelen af prisen på en kilowatt af solcellepaneler.
Du har ikke råd til noget, der er designet til solenergi. Du skal købe noget, der er masseproduceret til noget andet – på den måde er omkostningerne rimelige, siger Duane Johnson, ejer af Red Rock Energy, i White Bear Lake, MN, som udviklede og sælger tusindvis af de billige LED-baserede sol- sporingsenheder Orosz bruger til at orientere solenergikoncentratorerne. De fleste af enhederne bruges til at placere solcellepaneler, siger han, men nogle mennesker bruger dem med gamle parabolantenner til at koncentrere varme og lave damp. Salget af hans enheder er vokset med 25 procent om året, en hastighed svarende til den i solcelleindustrien.
Genbrugte bildele er ikke den eneste vej at gå. Amy Sun, en kandidatstuderende i MITs Media Lab, har designet et billigt system, der bruger varme fra en solenergikoncentrator til at drive en type turbine, der oprindeligt er patenteret af Nicola Tesla. I stedet for at lave komplekse, svære at fremstille vingemøller, vendte Sun sig mod Tesla-turbinen, som består af enklere flade skiver stablet som plader på en central aksel. Skiverne er omhyggeligt anbragt for at tillade damp at strømme mellem dem. Når dampen strømmer, får friktion mellem dampen og overfladen af skiverne dem til at rotere. Når jeg først har arbejdet med roterende aksel, kan jeg koble det til næsten hvad som helst – en luftpumpe, kompressor, ventilator, mixer, kværn, symaskine, kølekompressor, og for at drive de meget få ting, der er virkelig elektriske i naturen, en elektrisk generator. Hun beregner, at dette system, som hun siger er simpelt nok for en otte-årig at lave, kan producere billig strøm.
Naturligvis afhænger den overordnede økonomi af disse solcellegeneratorsystemer af, hvor længe de vil vare, og hvor meget vedligeholdelse de vil kræve. Levetiden for Orosz's system kan være ganske god, da det bruger dele designet til robust service i køretøjer. Det fungerer også ved relativt lave temperaturer, der udover at gøre det mere sikkert og lettere at arbejde med, ikke belaster ydeevnegrænserne for det anvendte vvs.
Da Orosz allerede har bygget en fungerende prototype, er Orosz' næste skridt, som han håber at opnå fra september i Lesotho, at optimere produktionen og opsætte et finansieringssystem, der trækker på et nyligt tilskud på 100.000 USD fra Verdensbanken, for at gøre systemet overkommeligt for landsbyboere, som ville sandsynligvis bruge generatoren i et forsamlingshus og som en batteriladestation.
Selvom deres system oprindeligt blev designet til Lesotho, mener Orosz og hans kolleger, at det kan appellere til amatører andre steder. Baggårdsmagere kunne bygge det selv. Ingen tvivl om det, siger Amy Mueller, en MIT kandidatstuderende, der har påtaget sig en ledende rolle i Orosz' projekt. Matts far har en af disse, som vi har bygget til at opvarme hans jacuzzi.