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La innovación solar de la tecnología genera electricidad, calor y el agua

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¿El encanto de la energía eléctrica limpia, barata y eficiente generada por el sol? los rayos de s hasta hace poco tiempo han sido algo evasivos como los costes y las ineficacias de la conversión retardaron su crecimiento

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Una innovación de la tecnología, sin embargo, pretende abordar estos desafíos tecnológicos dirige encendido y agrega más utilidad.

Dobló el girasol, el sistema solar termal fotovoltaico de la tecnología de la alta concentración (HCPVT) de préstamos de la energía de Airlight de la existencia y estableció tecnologías para crear un sistema híbrido que puede generar electricidad a los altos índices de conversión, capturar el calor residual para la reutilización y producir el agua potable o el aire acondicionado potable.

Se espera que el sistema del Biasca, compañía Suiza-basada, conjuntamente con la investigación Zurich de IBM, golpee el mercado antes de 2017. La energía de Airlight estableció una compañía separada, Dsolar, para poner, para autorizar y para distribuir la tecnología.

Una nueva generación

Las características de sistema tres quitan el corazón a innovaciones, según Gianluca Ambrosetti, jefe de la investigación en Airlight y responsable del proyecto de Dsolar. El primer es un concreto con fibras usado para la estructura que se puede moldear en sitio adentro alrededor cuatro horas y en menos costo que el acero.

El segundo substituye los espejos de cristal costosos, rígidos por los espejos neumáticos reflexivos hechos con las hojas metalizadas limpiadas con la aspiradora ejercidas presión sobre en forma.

El tercero, y quizás la innovación más compleja y más avanzada es el receptor que se hace de las células fotovoltaicas de gran eficacia, que se han utilizado por décadas en satélites, y la tecnología para refrescar las virutas.

El sistema de HCPVT utiliza un plato parabólico de 40 m2. El interior del plato se cubre con 36 elípticos, espejos neumáticos hechos de 0.2m m, hoja de metal plata-revestida.

El plato se sienta encima de la estructura concreta con fibras y se ata a un mecanismo de seguimiento que siga el sol y dé vuelta a los espejos que hacen frente tan al sol al ángulo óptimo. ¿Los espejos hoja-cubiertos concentran el sol? radiación de s reflejándola sobre los receptores enfriados por líquido que ofrecen la multi-ensambladura, 1 cm2 de virutas fotovoltaicas que producen individualmente hasta 57w en un día asoleado. Los centenares de las virutas están instalados en cada girasol.

Pueden generar colectivamente 12kW de la corriente eléctrica y 20kW de la energía termal en un día asoleado, que es bastante para accionar varios hogares.

Ponga otra manera, el HCPVT puede concentrar a la cantidad de igual solar a 2.000 soles y al convertido de la tierra el 80% en energía útil, cuyo el 30% es energía eléctrica y el 50% es energía térmica, según el Dr. Bruno Miguel, encargado, empaquetado termal avanzado en la investigación de IBM.

Las tecnologías del concentrador capturan solamente la radiación que viene del disco solar y de una pequeña área alrededor de ella, que se llama la irradiación normal directa (DNI), la cantidad de radiación solar de la dirección del sol. Los sistemas del concentrador no capturan la parte difusa; los rayos que desvían de las nubes, por ejemplo.

¿Sin embargo, Ambrosetti dice? ¿mientras que (los concentradores) siguen el sol, el HCPVT captura más que los parásitos atmosféricos, el tipo sistemas del placa llano del picovoltio en áreas de la alto-irradiación.?

En localizaciones donde está pequeña la parte difusa (por ejemplo en Phoenix, Ariz.) y DNI es dominante, los sistemas de CPV superan sistemas estáticos del picovoltio debido a su eficacia más alta. En regiones con mucha irradiación difusa (por ejemplo en Alemania), los sistemas estáticos del picovoltio superan CPV, él dice.

Eficacia de extensión

Una Sistema Solar fotovoltaica de la pantalla plana común tiene un grado de la conversión de 15-20% mientras que un módulo del concentrador es cerca de 25-29% eficiente, dice a Sarah Kurtz, científico principal y encargado en el laboratorio nacional de la energía renovable (NREL), de oro, Colo del grupo de la confiabilidad. Los índices de conversión en el 40% y la mayor gama se ha alcanzado en pruebas de laboratorio.

Esencialmente, la eficacia se relaciona con el coste de la instalación. ¿? ¿Si usted consigue 1.000 vatios por el metro ajustado de luz del sol por el metro cuadrado de los módulos (células solares), y es el 20% eficiente, puede generar 200 vatios? ella dice. ¿? Si es el 30% eficiente, puede salir 300 vatios de esa misma área. ¿Cuanto más alta es la eficacia, más pequeño es el número de módulos que son necesarios.?

¿las virutas fotovoltaicas de la Triple-ensambladura se utilizan en el girasol para capturar más del sol? radiación de s. ¿Cada ensambladura se templa a una venda específica de la longitud de onda? ¿cortocircuito, medio, de largo? ¿y? ¿teóricamente, usted conseguiría la eficacia más alta si usted tendría un diverso material para cada color del arco iris? Kurtz dice.

¿Porque el sol? los rayos de s se concentran sobre el arsenal de virutas fotovoltaicas, las necesidades de ese arsenal de ser refrescado para protegerlo contra las temperaturas altas que podrían exceder 1.000 grados de Celsius, dicen Ambrosetti. Para manejar el desafío de enfriamiento, la energía de Airlight dio vuelta a IBM a la investigación, que había desarrollado un sistema enfriado por líquido usado para refrescar centros de datos y los superordenadores grandes, incluyendo uno de los superordenadores más rápidos del mundo, el SuperMUC en el centro de la superinformática de Leibniz (LRZ) en Munich.

¿? ¿Convertimos un centro de datos refrigerado en un centro de datos enfriado por líquido y entonces reutilizamos la energía termal para calentar el edificio? Miguel dice. ¿? El impacto total era absolutamente grande; ¿el coste energético del centro de datos fue abajo por un factor de tres.?

Miguel dice que los investigadores buscaron otros procesos que podrían utilizar esta tecnología, y golpearon en concentradores solares. ¿? ¿Suceden tener casi la misma densidad de energía de chips de ordenador, que es 200 vatios por centímetro cuadrado y eso es también lo que tenemos en una computadora? él dice.

Las virutas fotovoltaicas se montan en las capas de la microestructura, cada uno el cerca de 100µm. El agua se instala tubos vía los microcanales que funcionan entre estas capas dentro de los micrones de la viruta. El agua absorbe el calor y lo aparta a una tarifa hasta 10 veces más con eficacia que el aire-enfriamiento pasivo.

¿Según Ambrosetti? La diferencia de la temperatura entre la entrada del agua y el enchufe es alrededor 5-10 grados C (por ejemplo, 90 C adentro, 95 C hacia fuera). El líquido refrigerador de la agua caliente mantiene las virutas en una temperatura de funcionamiento de 105 C.

En la corriente que concentra sistemas fotovoltaicos, se recoge la energía eléctrica y la energía termal se disipa a la atmósfera. Con el acercamiento de HCPVT, los problemas de recalentamiento se eliminan en gran parte y la energía termal se reutiliza para la desalación del agua así como para el enfriamiento del anuncio y de absorción.

Algo que calentando un edificio, como se hace en el LRZ, el agua de 90 C se pasa a través de un sistema poroso de la destilación de la membrana donde se vaporiza y se desalina. Miguel dice que el sistema proporciona 30-40 litros de agua potable. Creando un arsenal de sistemas de HCPVT, bastante agua se podía producir para satisfacer una pequeña ciudad.

El aire acondicionado es otro uso alternativo. Un calor de convertidos del refrigerador de la adsorción en el enfriamiento vía un ciclo termal que se aplica a un amortiguador hizo del gel de silicona, por ejemplo. Según IBM, los refrigeradores de la adsorción, con agua como fluido operante, pueden substituir refrigeradores de la compresión tales como ésos encontrados en sistemas típicos de la HVAC.

Los costes van abajo

¿El coste es un problema fundamental de la tecnología solar, NREL? s Kurtz dice. ¿Miguel convino, agregando? ¿La gente ha estado soñando sobre solar proporcionando toda la energía que necesitamos desde la parte posterior en los años 70, y sigue siendo más costosa comparada a la industria hullera nuclear y, pero el coste va abajo.?

Los investigadores de IBM dicen que la alta concentración combinó con el bajo costo del diseño, ellos pueden alcanzar un coste por área de la abertura debajo de $250 por metro cuadrado. Esto significa que el coste de energía podría ser menos de 10 centavos por kilovatio-hora.

¿? ¿Quisimos hacer la instalación más barata e hicimos eso aumentando la concentración? Miguel dice. ¿? El sistema avanzado actual alcanza la concentración de 500 veces y como vamos a 2.000 veces nosotros necesita cuatro veces pocas virutas.

¿? En términos de construcción, un sistema tradicional necesita el acero costoso para el perseguidor y el marco, y el vidrio costoso para la óptica reflexiva. ¿Nuestra solución era substituir el acero por el concreto que es cinco veces más barato y la superficie reflexiva del vidrio con la hoja de metal.?

Sistema de la industria a crecer

Esfuerzos de Airlight para mejorar eficacia y costos más bajos son una reflexión de un esfuerzo más grande. A través de la industria, los costes están bajando y las instalaciones se están levantando. SU tecnología proyecta que las mejoras de la tecnología y costos más bajos conducirán instalaciones solares fotovoltaicas concentradas a los niveles récord. ¿En un estudio 2013, informe concentrado del picovoltio (CPV)? 2013, EL SUYO divulgó que las ventas podrían aumentar el 750% a partir del 160 MW en 2013 a 1.362 MW en 2020. El precio instalado medio para los sistemas fotovoltaicos de la alto-concentración disminuyó a $2.62 por vatio en 2013, abajo de más el de 25% a partir del $3.54 por vatio en 2012. La declinación está siendo conducida por los volúmenes de levantamiento y las eficacias de sistema mejoradas.

Mientras que bajan los costes y la tecnología mejora, la promesa de la energía solar se convertirá en más de una realidad.