211service.com
Goedkope, off-grid koeling
Een startup gevestigd in Cambridge, MA, heeft een nieuw koelsysteem op zonne-energie ontwikkeld voor voedselopslag in Indiase dorpen die niet op het elektriciteitsnet zijn aangesloten. Promethean Power Systems ’-ontwerp is een hybride van conventionele op compressoren gebaseerde koeling en thermo-elektrische materialen – halfgeleiders die elektriciteit omzetten in koeling en vice versa.
Chillen in de zon: Een conceptuele illustratie van een op zonne-energie aangedreven koelsysteem dat zou kunnen worden gebruikt in off-grid dorpen in India. Promethean, gevestigd in Cambridge, MA, is van plan het systeem efficiënt te maken door thermo-elektrische en compressorgebaseerde koeling te combineren.
De koelunits zullen goedkoper zijn dan wat momenteel wordt gebruikt in Indiase dorpen, waarvan de meeste niet beschikbaar zijn. In dergelijke dorpen slaan voedseldistributeurs en -verwerkers rauwe voedselproducten op in traditionele koelunits met compressoren die draaien op dieselgeneratoren. Deze kosten ongeveer $ 12.000, zegt medeoprichter Sorin Grama van het bedrijf. En die kosten, zegt Grama, omvatten niet de stijgende dieselkosten die nodig zijn om de eenheden te laten draaien. Tijdens een maand die hij een jaar geleden in India doorbracht, identificeerden Grama en zijn medeoprichter, Sam White, een cruciale niche. Klanten bleven vragen om een koelsysteem met lage onderhouds- en bedrijfskosten, zegt White.
Grama zegt dat zelfs als we de kosten van de fotovoltaïsche (PV) panelen meerekenen, zijn ontwerp ongeveer hetzelfde of iets minder zou kosten dan de dieselaangedreven koelunits. Belangrijker nog, het zou geen brandstofkosten hebben en bijna geen onderhoudskosten. Volgens de eerste berekeningen van het bedrijf zou het gebruik van een compressor in combinatie met thermo-elektrische modules 20 procent minder stroom verbruiken om dezelfde koeling te genereren als een compressor alleen.
Het ontwerp maakt gebruik van kant-en-klare componenten: silicium PV-panelen, thermo-elektrische modules en een op compressor gebaseerde koeleenheid. Het besturingssysteem van het bedrijf zorgt ervoor dat de twee koelcomponenten samenwerken, zodat ze zoveel mogelijk sap uit de zonnepanelen persen, legt Grama uit. Vroeg in de ochtend en laat in de middag, wanneer de hoeveelheid zonlicht laag is, zullen de zonnepanelen niet genoeg stroom opwekken om de compressor te laten draaien. Maar er zal genoeg zonne-energie zijn om de thermo-elektrische modules te laten werken, die koeling zouden genereren totdat de compressor in werking treedt. Rond het middaguur, wanneer de zonnepanelen op volle toeren draaien, zullen de thermo-elektrische modules het extra sap gebruiken dat de compressor niet nodig heeft voor extra koeling zorgen.
Sinds de oprichting van Promethean in 2007 heeft het een 60 liter chiller op laboratoriumschaal gebouwd. Vorige week kreeg het bedrijf financiering waarmee het van plan is een prototype van 500 liter te bouwen dat het in 2009 in India hoopt te testen.
Het bedrijf speelde met het idee om alleen thermo-elektrische modules te gebruiken die zijn aangesloten op PV-panelen. In een thermo-elektrische module maakt de spanning die wordt aangelegd over een thermo-elektrisch materiaal dat is ingeklemd tussen twee keramische platen, de ene kant heet en de andere kant koud. Bestaande thermo-elektriciteit (die wordt gebruikt in autostoelen met temperatuurregeling, lasers en draagbare picknickkoelers), meestal bismut of loodtelluride, is echter niet efficiënt genoeg voor grote koelkasten.
bende chen , een professor werktuigbouwkunde aan het MIT, zegt dat de efficiëntie van een koeleenheid afhangt van de grootte ervan. Naarmate je het formaat verkleint tot een hotelkoelkast, wordt de compressor zelf minder efficiënt, zegt hij. In die gevallen wordt thermo-elektrisch steeds aantrekkelijker. De benadering van Promethean om thermo-elektriciteit te combineren met compressoren klinkt als een logisch argument om de koelefficiëntie in commerciële systemen te verhogen, zegt Chen.
Het prototype van 60 liter van het bedrijf gebruikte bismut-telluride-modules van het in Dallas gevestigde Marlow Industries. Dat is het meest efficiënte koelmateriaal dat tot nu toe bekend is, zegt natuurkundeprofessor van Boston College Zhifeng Ren . Maar er is nog ruimte voor verbetering en Grama zegt dat het bedrijf op zoek is naar nieuwe, mogelijk efficiëntere materialen.
Het startende bedrijf heeft misschien geluk. Veel vooruitgang in thermo-elektrische materialen zijn recentelijk uit laboratoria gekomen. Chen van MIT heeft bijvoorbeeld de efficiëntie van bismut-antimoontelluride met 40 procent verhoogd door nanokristallijne materialen te gebruiken. Onderzoekers sleutelen ook aan loodtelluride en beginnen silicium nanodraden en silicium-germanium-composieten te gebruiken. Chen en Ren hebben een bedrijf opgericht genaamd GMZ Energie , met het hoofdkantoor in Newton, MA, om hun nanocomposietmateriaal te commercialiseren, en ze verwachten binnen een jaar commerciële thermo-elektrische modules.