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Solartechnologie-Innovation erzeugt Elektrizität, Hitze und Wasser

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Die Allüre des sauberen, preiswerten und leistungsfähigen elektrischen Stroms erzeugt durch die Sonne? s-Strahlen bis vor kurzem ist ein wenig schwer bestimmbar gewesen, wie Kosten und Umwandlungsunwirtschaftlichkeiten sein Wachstum verzögerten

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Eine Technologieinnovation behauptet jedoch, diese technologischen Herausforderungen zu bewältigen vorangehen an und addieren mehr Dienstprogramm.

Betitelte die Sonnenblume, das photo-voltaische thermische (HCPVT) Solartechnologiesystem der hohen Konzentration von den Airlight Energiebürgschaften vom Existieren und stellte Technologien her, um ein hybrides Rechnersystem zu verursachen, das Elektrizität mit hohen Umrechnugssätzen erzeugen, Abwärme für Wiederverwendung gefangennehmen und trinkbares Trinkwasser oder Klimaanlage produzieren kann.

Das System vom Biasca, Schweiz-gegründete Firma, in Verbindung mit IBM-Forschung Zürich, wird erwartet, um den Markt zu schlagen bis zum 2017. Airlight Energie bildete eine unterschiedliche Firma, Dsolar, um die Technologie zu vermarkten, zu genehmigen und zu verteilen.

Ein neues Erzeugung

Die Systemseigenschaften drei entkernen Innovationen, entsprechend Gianluca Ambrosetti, Kopf der Forschung bei Airlight und verantwortliches für das Dsolar Projekt. Das erste ist ein fiber-based Beton, der für die Struktur benutzt wird, die herum vier Stunden und an weniger Unkosten als Stahl am Ort innen geformt werden kann.

Das zweite ersetzt die teuren, steifen Glasspiegel durch die reflektierenden pneumatischen Spiegel, die mit den metallisierten Folien gestaubsogen gedrückt in Form hergestellt werden.

Das Drittel und möglicherweise die kompliziertste und vorgerückteste Innovation ist der Empfänger, der von den high-efficiency photo-voltaischen Zellen gebildet wird, die für Dekaden in den Satelliten benutzt worden sind, und die Technologie für das Abkühlen der Späne.

Das HCPVT System verwendet einen 40 m2-Parabolischen Teller. Das Innere des Tellers wird mit 6 elliptisch, die pneumatischen Spiegel umfaßt, die von 0.2mm, Silber-überzogene Metallfolie hergestellt werden.

Der Teller sitzt auf der fiber-based Betonkonstruktion und wird an einem aufspürenmechanismus gebunden, der der Sonne folgt und die Spiegel dreht, so, das sie die Sonne im optimalen Winkel gegenüberstellen. Die Folie-bedeckten Spiegel konzentrieren die Sonne? s-Strahlung durch das Reflektieren sie auf liquid-cooled Empfänger, die Multiverzweigung kennzeichnen, 1 cm2 photo-voltaische Span, die einzeln bis zu 57w an einem sonnigen Tag produzieren. Hunderte der Späne sind auf jede Sonnenblume angebracht.

Zusammen können sie 12kW der elektrischer Leistung und 20kW der thermischen Energie an einem sonnigen Tag erzeugen, der genug ist, zum einiger Häuser anzutreiben.

Setzen Sie eine andere Weise, das HCPVT kann die Menge des Solargleichgestellten zu 2.000 Erdesonnen konzentrieren und Bekehrter 80% in nützliche Energie, von der 30% elektrische Energie ist und 50% Wärmeenergie, nach Ansicht des Dr. Bruno Michel, Manager ist, vorgerücktes thermisches Verpacken an der IBM-Forschung.

Verdichtertechnologien nehmen nur die Strahlung gefangen, die von der Solarscheibe und von einem kleinen Bereich um ihn kommt, der direktes normales Strahlen (DNI) genannt wird, die Menge von Solarstrahlung von der Richtung der Sonne. Verdichtersysteme nehmen nicht das verbreitete Teil gefangen; die Strahlen, die weg von den Wolken ablenken, z.B.

Jedoch sagt Ambrosetti? während sie (Verdichter) die Sonne aufspüren, nimmt das HCPVT mehr gefangen, als Static tun, Flachplatteart PV-Systeme in den Hochbestrahlung Bereichen.?

In den Positionen, in denen das verbreitete Teil (wie in Phoenix, Ariz.) klein ist und DNI ist dominierend, übertreffen CPV Systeme statische PV-Systeme wegen ihrer höheren Leistungsfähigkeit an Leistung. In den Regionen mit vieler verbreiteten Bestrahlung (wie in Deutschland), übertreffen statische PV-Systeme CPV an Leistung, sagt er.

Erweiternleistungsfähigkeit

Ein photo-voltaisches Sonnensystem des allgemeinen Flachbildschirms hat eine Umwandlungsbewertung von 15-20%, während ein Verdichtermodul ungefähr 25-29% leistungsfähig ist, sagt Sarah Kurtz, Hauptwissenschaftler und Zuverlässigkeitsgruppenmanager am nationalen Energieen-Labor (NREL), golden, Colo. Umrechnugssätze im 40% und größere Strecke ist in den Laborversuchen erzielt worden.

Im Wesentlichen hängt Leistungsfähigkeit mit den Kosten der Installation zusammen. ? Wenn Sie 1.000 Watt pro das Messinstrument erhalten, das vom Tageslicht pro Quadratmeter Module quadriert wird (Solarzellen) und es leistungsfähiges 20% ist, kann es 200 Watt erzeugen? sie sagt. ? Wenn es leistungsfähiges 30% ist, kann es 300 Watt aus diesem gleichen Bereich heraus erhalten. Das höher die Leistungsfähigkeit, das kleiner die Zahl Modulen, sind die. erforderlich?

Dreifach-Verzweigung photo-voltaische Späne werden in der Sonnenblume benutzt, um mehr der Sonne gefangenzunehmen? s-Strahlung. Jede Verzweigung wird zu einem spezifischen Wellenlängeband abgestimmt? Kurzschluss, Mittel, lang? und? theoretisch würden Sie die höchste Leistungsfähigkeit, wenn Sie ein anderes Material für jede Farbe des Regenbogens haben würden erhalten? Kurtz sagt.

Weil die Sonne? s-Strahlen werden auf die Reihe der photo-voltaischen Späne, Notwendigkeiten dieser Reihe abgekühlt zu werden, um sie vor Hochtemperaturen zu schützen, die 1.000 Grad Celsius-übersteigen konnten, sagt Ambrosetti konzentriert. Um die abkühlende Herausforderung zu behandeln, drehte Airlight Energie zu IBM Forschung, die ein liquid-cooled System entwickelt hatte, das benutzt wurde um große Rechenzentren und Supercomputer abzukühlen, einschließlich eine der schnellsten Supercomputer in der Welt, das SuperMUC in der Leibniz Supercomputer-Mitte (LRZ) in München.

? Wir wandelten ein luftgekühltes Rechenzentrum in ein flüssiges abgekühltes Rechenzentrum um und dann verwendeten wir die thermische Energie wieder, um das Gebäude zu erhitzen? Michel sagt. ? Die Gesamtauswirkung war ziemlich groß; die Energiekosten des Rechenzentrums gingen unten durch einen Faktor von drei.?

Michel sagt, dass Forscher nach anderen Prozessen suchten, die diese Technologie einsetzen konnten, und auf Solarverdichtern schlugen. ? Sie geschehen, die gleiche Energiedichte der Computer-Chips fast zu haben, die 200 Watt pro quadratischen Zentimeter ist und das auch ist, was wir in einem Computer haben? er sagt.

Die photo-voltaischen Späne werden an den Mikrostrukturschichten, jede ungefähr 100µm angebracht. Wasser wird über Microchannels geleitet, die zwischen diese Schichten innerhalb der Mikrons des Spanes laufen. Das Wasser saugt die Hitze auf und zeichnet sie weg mit einer Rate bis 10mal effektiv als das passive Luft-Abkühlen.

Entsprechend Ambrosetti? Die Temperaturdifferenz zwischen Wassereingang und Anschluss beträgt herum 5-10 Grad C (z.B., 90 C innen, 95 C heraus). Das Heißwasserkühlmittel behält die Späne bei einer Betriebstemperatur von 105 C. bei.

Im Strom, der photo-voltaische Systeme konzentriert, wird elektrische Energie gesammelt und die thermische Energie wird zur Atmosphäre zerstreut. Mit der HCPVT Annäherung werden überhitzenprobleme groß beseitigt und die thermische Energie wird für Wasserentsalzen sowie für das Anzeigen- und Absorptionsabkühlen wiederverwendet.

Eher als, ein Gebäude erhitzend, wie am LRZ getan wird, wird das 90 C Wasser durch ein poröses Membranendestillationsystem geführt, in dem es verdunstet und entsalzt wird. Michel sagt, dass das System 30-40 Liter trinkbares Wasser liefert. Indem man eine Reihe HCPVT Systeme verursachte, könnte genügend Wasser produziert werden, um eine Kleinstadt zufriedenzustellen.

Klimaanlage ist ein anderer alternativer Gebrauch. Eine Bekehrte Hitze des Aufnahmekühlers in das Abkühlen über einen thermischen Zyklus, der an einem Sauger angewendet wird, bildete vom Silikagel, z.B. Entsprechend IBM können Aufnahmekühler, mit Wasser als Funktionsflüssigkeit, Kompressionskühler wie die ersetzen, die in den typischen HVAC-Systemen gefunden werden.

Kosten gehen unten

Kosten sind ein grundlegendes Problem Solartechnologie, NREL? s Kurtz sagt. Michel stimmte zu und fügte hinzu? Leute haben über Solar geträumt, die ganze Energie zur Verfügung stellend, die wir seit Rückseite in den siebziger Jahren benötigen, und sie ist noch verglichen mit der Kern- und Kohlenindustrie teureres, aber die Kosten gehen unten.?

IBM-Forscher sagen, dass hohe Konzentration mit den niedrigen Kosten des Entwurfs kombinierte, sie können Kosten pro Blendenöffnungsbereich unter $250 pro Quadratmeter erzielen. Dies heißt, dass die Energiekosten weniger als 10 Cents pro Kilowattstunde betragen konnten.

? Wir wollten die Installation preiswerter bilden und wir taten das, indem wir die Konzentration erhöhten? Michel sagt. ? Das gegenwärtige Entwicklungssystem erzielt die Konzentration mit 500mal und während wir bis 2.000mal gehen, wir benötigt viermal wenige Späne.

? In Aufbau ausgedrückt benötigt ein traditionelles System teuren Stahl für den Verfolger und den Rahmen und teures Glas für die reflektierende Optik. Unsere Lösung war, den Stahl durch Beton, der fünfmal und preiswerter ist, die reflektierende Oberfläche des Glases mit Metallfolie zu ersetzen.?

Industrie-Satz zum zu wachsen

Airlights Bemühungen, Leistungsfähigkeit und niedrigere Kosten zu verbessern sind eine Reflexion einer größeren Bemühung. Über der Industrie fallen Kosten und Installationen steigen. SEINE Technologie projektiert, dass Technologieverbesserungen und niedrigere Kosten starke photo-voltaische Solarinstallationen zu den Rekordniveaus fahren. In einer Studie 2013 starker Report PV-(CPV)? 2013, SEINS berichtete, dass Verkäufe 750% von 160 MW 2013 bis 1.362 MW 2020 erhöhen konnten. Der durchschnittliche angebrachte Preis für Hochkonzentration photo-voltaische Systeme verringerte sich bis $2.62 pro Watt 2013, hinunter mehr als 25% von $3.54 pro Watt 2012. Die Abnahme wird durch steigende Volumen und verbesserte Systems-Leistungsfähigkeiten gefahren.

Während Kosten fallen und Technologie verbessert, wird die Versprechung der Sonnenenergie mehr einer Wirklichkeit.