211service.com
Lētāks saules koncentrators
Nikolass Morgans tur augšā apmēram centimetru biezu caurspīdīgu, formētu akrila kvadrātveida gabalu un spīdina zīmuļu gaismiņu tieši uz tā plakanās virsmas. Zaļš stars nonāk akrilā un noliecas uz laukuma centru. Morgans atkārto procesu dažādos virsmas punktos, un katru reizi stars virzās uz centru.
Vadošā gaisma : Morgan Solar augstas precizitātes optika — daļa no akrila un daļēji stikls — ir veidota tā, lai gaisma tiktu iesprostota un atsitos pret tās centru. Sekundārā stikla optika koncentrē gaismu līdz 1000 saulēm un novirza to uz nelielu, augstas efektivitātes saules bateriju. Zemā profila dizains sola samazināt ražošanas un transportēšanas izmaksas.
Akrila komponents, ko sauc par Light-Guide Solar Optic (LSO) ir jauna veida saules koncentrators, kas varētu ievērojami samazināt elektroenerģijas ražošanas izmaksas no saules. Atšķirībā no esošajiem dizainiem, nav nepieciešami spoguļi, sarežģīta optika vai ķīmiskas vielas, lai notvertu un manipulētu ar gaismu. Tā ir tīra ģeometriskā optika, saka Morgans, Toronto bāzētā Morgan Solar biznesa attīstības direktors.
Saules koncentratori pēdējos gados ir parādījušies kā veids, kā palielināt saules gaismas daudzumu, kas skar saules baterijas, kas ir visdārgākā saules paneļu daļa. Lai padarītu saules enerģiju pieejamāku, inženieri ir centušies izmantot mazāk saules bateriju materiālu, koncentrējot saules gaismu daudz mazākās telpās.
Taču šai pieejai ir savi izaicinājumi. Lielākā daļa koncentratoru mēdz būt sarežģītas sistēmas, kurās tiek izmantotas īpašas lēcas, izliekti spoguļi un citi optiskie komponenti, kuru fokusa attālums nav nulle. Tas nozīmē, ka starp saules bateriju un optiku ir jābūt pietiekamam attālumam - gaisa spraugai, lai pareizi fokusētu gaismu. Tā rezultātā sistēmas, kuru pamatā ir koncentrators, parasti tiek iepakotas apjomīgos korpusos ar pietiekamu dziļumu, lai pielāgotos fokusa attālumam un aizsargātu visas sastāvdaļas transportēšanas laikā. Tas nozīmē augstākas materiālu un montāžas izmaksas un dārgāku piegādi.
Pirms pāris gadiem Nikolasa brālis Džons Pols Morgans nāca klajā ar ideju par cietvielu saules koncentratora sistēmu: plakanu, plānu akrila optiku, kas uztver gaismu un virza to uz centru. Morgan Solar koncentratora centrā ir iestrādāta sekundāra, apaļa optika, kas izgatavota no stikla. Ar plakanu dibenu un izliektu, spoguļu augšpusi optika uztver ienākošo gaismas aizsprostu aptuveni 50 saules koncentrācijā un pastiprina to līdz gandrīz 1000 saulēm, pirms izliek gaismu 90 grādu leņķī.
Atšķirībā no citiem koncentratoriem, gaisma neiziet no optikas, pirms tā iedarbojas uz saules bateriju. Tā vietā augstas efektivitātes šūna, kas ir aptuveni zīdaiņa sīktēla lielumā, ir pievienota tieši stikla optikas centra apakšdaļai, kur tā absorbē uz leju noliekto gaismu. Nav gaisa spraugas, un nav iespējamības, ka trauslās detaļas tiks izsist no izlīdzināšanas.
Tas viss ir saistīts ar kritisku leņķu kontroli, tiklīdz gaisma nonāk pirmajā optikā, skaidro Nikolass Morgans. Dizains izmanto fenomenu, ko sauc par kopējo iekšējo atstarošanos – leņķi, kurā gaismas stars optiskā materiāla iekšpusē atspoguļosies atpakaļ materiālā, nevis izplūst.
Viltība ir veidot akrilu tā, lai, nonākot pirmajā optikā, tas saliektu gaismu noteiktā virzienā. Tam ir jānodrošina, ka gaisma saglabā šo leņķi, lai novērstu tā izplūšanu, un jānovirza tā uz stikla optiku centrā. Precizitātei ir izšķiroša nozīme ne tikai optikas dizainā, bet arī veidņu izveidē to masveida ražošanai.
Uzņēmums sagaida, ka tās pirmās komerciālās sistēmas versijas sastāvēs no aptuveni astoņu kvadrātcollu lielām akrila plāksnēm ar sekundāro stikla optiku, kas ir aptuveni divas reizes lielāka par niķeļa diametru.
Rejs Lapjērs, Inženierfizikas profesors Makmāsteras Universitātē Ontario, Kanādā, un eksperts augstas efektivitātes saules bateriju jomā, pirmo reizi ieraudzīja Morgan Solar LSO prototipu decembrī Kanādas Saules konferencē un atstāja iespaidu. To dizains noteikti ir jauns, fiziski stabils, to var lēti ražot, un tiem ir labas izredzes mainīt koncentratora [tehnoloģiju], saka Lapjērs.
Taču, tāpat kā citiem PV koncentratoriem, Morgan Solar tehnoloģijai joprojām ir nepieciešama izsekošanas sistēma, lai tā būtu vērsta pret sauli. MIT pētnieki ir novērsuši vajadzību pēc izsekotājiem, izstrādājot īpašus krāsvielu pārklājumus, kas var absorbēt izkliedētu gaismu, taču Morgan Solar tehnoloģija ir tuvāk tirgum. Nikolass Morgans piebilst, ka izsekotāji mūsdienās ir precīzi, uzticami un rada robežizmaksas par 44 procentiem vairāk. Joprojām ir jāpieņem daži biznesa un inženiertehniskie lēmumi, taču viņš sagaida, ka uzņēmums līdz 2011. gadam varēs izveidot savu sistēmu par mazāk nekā USD 1 par vatu, bet ar vertikālu integrāciju — ievērojami mazāk. Tādējādi produkts būtu gandrīz 30 procentu efektīvs par izmaksām, kas ir konkurētspējīgas ar plānu plēvi.
Es domāju, ka šī koncepcija ir jāīsteno, saka inženierzinātņu profesors Rolands Vinstons, Kalifornijas universitātes Merced neattēlveidošanas optikas eksperts. Tomēr viņš apšauba akrila izmantošanu kā koncentratora materiālu: nav pierādīts, ka akrils ir piemērots ilgstošai lietošanai, īpaši koncentrētā saules gaismā.
Džons Pols Morgans saka, ka tas ir galvenais iemesls, kāpēc uzņēmums savā sistēmā izmanto gan akrilu, gan stiklu. Uzņēmums ir apzināti ierobežojis koncentrāciju akrila daļā līdz 50 saulēm, un smago celšanu veic mazākā stikla optika. Mēs vēlamies, lai šī sistēma darbotos 25 gadus, tāpēc mēs cenšamies patiešām nepietiekami uzsvērt materiālu, viņš saka. Kad esam pierādījuši, ka varam virzīt akrilu tālāk, mēs samazināsim stikla optiku.
Vairākos 2009. gadā plānotajos pilotprojektos koncentrators tiks pārbaudīts uz lauka. Uzņēmums plāno, ka komerciālā ražošana sāksies 2010. gadā.