Ο Zach Winn στο MIT περιγράφει μια νέα μέθοδο κατασκευής συστημάτων ηλιακής ενέργειας με συγκέντρωση υψηλής θερμοκρασίας . Ο ηλιακός δέκτης θερμαίνει τον αέρα στους 1.000°C περίπου σε ατμοσφαιρική πίεση. Το σύστημα κυκλοφορεί τον ζεστό αέρα χωρίς καύση ή εκπομπές για να κινήσει μια τουρμπίνα . Το σύστημα μπορεί να παρέχει ισχύ κατά τη διάρκεια της ημέρας και αποθήκευση θερμικής ενέργειας κατά τη διάρκεια της νύχτας για παροχή ρεύματος όλο το εικοσιτετράωρο. Το πιο ενδιαφέρον είναι ότι μπορεί να παρέχει θερμότητα βιομηχανικής ποιότητας . Διατίθεται στο εμπόριο από την spin-off start-up 247Solar του MIT. Η εταιρεία λέει ότι η θερμική μπαταρία της (η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί ξεχωριστά) είναι περίπου το ένα έβδομο του κόστους των μπαταριών ιόντων λιθίου ανά κιλοβατώρα που παράγεται. Το αρθρωτό σύστημα σημαίνει ότι μπορεί να χρησιμοποιηθεί τόσο σε μικρές όσο και σε μεγάλες κλίμακες. Η πρώτη εγκατάσταση της εταιρείας θα γίνει με μια μεγάλη κοινή χρήση στην Ινδία. Προσφέροντας καθαρή ενέργεια όλο το εικοσιτετράωρο . Το MIT spinout 247Solar κατασκευάζει συστήματα ηλιακής ενέργειας με συγκέντρωση υψηλής θερμοκρασίας που χρησιμοποιούν αποθήκευση θερμικής ενέργειας κατά τη διάρκεια της νύχτας για την παροχή ενέργειας και θερμότητας. Από MIT News .

Όσο αξιοσημείωτη και αν ήταν η άνοδος των ηλιακών και αιολικών πάρκων τα τελευταία 20 χρόνια, η επίτευξη πλήρους απαλλαγής από τον άνθρακα θα απαιτήσει μια σειρά από συμπληρωματικές τεχνολογίες. Αυτό συμβαίνει επειδή οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας προσφέρουν μόνο διακοπτόμενη ενέργεια. Επίσης, δεν μπορούν να παρέχουν άμεσα τις υψηλές θερμοκρασίες που είναι απαραίτητες για πολλές βιομηχανικές διεργασίες .

Τώρα, η 247Solar κατασκευάζει συστήματα ηλιακής ενέργειας με συγκέντρωση υψηλής θερμοκρασίας που χρησιμοποιούν αποθήκευση θερμικής ενέργειας κατά τη διάρκεια της νύχτας για να παρέχουν 24ωρη ισχύ και θερμότητα βιομηχανικής ποιότητας .

Τα αρθρωτά συστήματα της εταιρείας μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως αυτόνομα μικροδίκτυα για κοινότητες ή για παροχή ενέργειας σε απομακρυσμένα μέρη όπως ορυχεία και αγροκτήματα . Μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν σε συνδυασμό με αιολικά και συμβατικά ηλιακά πάρκα , παρέχοντας στους πελάτες 24/7 ισχύ από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και επιτρέποντάς τους να αντισταθμίσουν τη χρήση του δικτύου.

Διακοπτόμενος Άνεμος και Ηλιακός

«Ένα από τα κίνητρά μου για να δουλέψω σε αυτό το σύστημα ήταν να προσπαθήσω να λύσω το πρόβλημα της διαλείπουσας λειτουργίας», λέει ο CEO της 247Solar, Bruce Anderson. «Απλώς δεν μπορούσα να δω πώς θα μπορούσαμε να φτάσουμε σε μηδενικές εκπομπές με ηλιακά φωτοβολταϊκά (PV) και άνεμο. Ακόμη και με τα φωτοβολταϊκά, τον άνεμο και τις μπαταρίες, δεν μπορούμε να φτάσουμε εκεί, επειδή υπάρχει πάντα κακός καιρός και οι τρέχουσες μπαταρίες δεν είναι οικονομικές για μεγάλα χρονικά διαστήματα . Πρέπει να έχετε μια λύση που να λειτουργεί 24 ώρες την ημέρα .»

Το MIT spinout 247Solar κατασκευάζει συστήματα ηλιακής ενέργειας υψηλής θερμοκρασίας, συγκεντρωμένης ενέργειας που χρησιμοποιούν αποθήκευση θερμικής ενέργειας κατά τη διάρκεια της νύχτας για να παρέχουν 24ωρη ισχύ και θερμότητα βιομηχανικής ποιότητας. Τα συστήματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως αυτόνομα μικροδίκτυα για κοινότητες ή για παροχή ενέργειας σε απομακρυσμένα μέρη όπως ορυχεία και αγροκτήματα. / ΕΙΚΟΝΑ: Ευγενική παραχώρηση της 247Solar

Κυκλοφορεί θερμός αέρας με πίεση περιβάλλοντος

Το σύστημα της εταιρείας είναι εμπνευσμένο από τη σχεδίαση ενός εναλλάκτη θερμότητας υψηλής θερμοκρασίας από τον αείμνηστο ομότιμο καθηγητή του MIT David Gordon Wilson, ο οποίος ίδρυσε την εταιρεία μαζί με τον Anderson. Η εταιρεία ενσωματώνει αυτόν τον εναλλάκτη θερμότητας σε αυτό που ο Anderson περιγράφει ως ένα συμβατικό στρόβιλο που μοιάζει με κινητήρα αεριωθούμενου αέρα , επιτρέποντας στον στρόβιλο να παράγει ισχύ κυκλοφορώντας ζεστό αέρα με πίεση περιβάλλοντος χωρίς καύση ή εκπομπές – αυτό που η εταιρεία αποκαλεί πρώτη στον κλάδο.

…για να φτάσει στους 1.000°C περίπου

Δείτε πώς λειτουργεί το σύστημα: κάθε 247Ηλιακό σύστημα χρησιμοποιεί ένα πεδίο καθρεφτών παρακολούθησης του ήλιου που ονομάζονται ηλιοστάτες για να αντανακλούν το φως του ήλιου στην κορυφή ενός κεντρικού πύργου . Ο πύργος διαθέτει έναν ιδιόκτητο ηλιακό δέκτη που θερμαίνει τον αέρα στους 1.000 βαθμούς Κελσίου σε ατμοσφαιρική πίεση. Στη συνέχεια, ο αέρας χρησιμοποιείται για να κινήσει τους στρόβιλους 247 Solar και να παράγει 400 κιλοβάτ ηλεκτρικής ενέργειας και 600 κιλοβάτ θερμότητας . Μέρος του θερμού αέρα διοχετεύεται επίσης μέσω ενός συστήματος αποθήκευσης θερμικής ενέργειας μακράς διάρκειας , όπου θερμαίνει στερεά υλικά που συγκρατούν τη θερμότητα. Η αποθηκευμένη θερμότητα χρησιμοποιείται στη συνέχεια για την κίνηση των στροβίλων όταν ο ήλιος σταματήσει να λάμπει .

«Προσφέρουμε ηλεκτρική ενέργεια όλο το εικοσιτετράωρο , αλλά προσφέρουμε επίσης μια επιλογή συνδυασμένης θερμότητας και ισχύος , με δυνατότητα λήψης θερμότητας έως και 970 Κελσίου για χρήση σε βιομηχανικές διεργασίες », λέει ο Άντερσον. «Είναι ένα πολύ ευέλικτο σύστημα».

Η πρώτη εγκατάσταση της εταιρείας θα γίνει με ένα μεγάλο βοηθητικό πρόγραμμα στην Ινδία . Εάν αυτό πάει καλά, η 247Solar ελπίζει να κλιμακωθεί γρήγορα με άλλες επιχειρήσεις κοινής ωφελείας, εταιρείες και κοινότητες σε όλο τον κόσμο.

Από ακαδημαϊκός σε επιχειρηματίας

Ο Άντερσον διατήρησε επαφή με το δίκτυό του στο MIT μετά την αποφοίτησή του το 1973. Υπηρέτησε ως διευθυντής του Προγράμματος Βιομηχανικής Συνδέσμου του MIT (ILP) μεταξύ 1996 και 2000 και εξελέγη ως απόφοιτος μέλος της MIT Corporation το 2013. Το ILP συνδέει εταιρείες με το MIT δίκτυο φοιτητών, καθηγητών και αποφοίτων για τη διευκόλυνση της καινοτομίας, και η εμπειρία άλλαξε την πορεία της καριέρας του Άντερσον.

«Ήταν μια εξαιρετικά συναρπαστική δουλειά και από αυτήν συνέβησαν δύο πράγματα», λέει ο Άντερσον. «Το ένα είναι ότι συνειδητοποίησα ότι ήμουν πραγματικά επιχειρηματίας και δεν ταίριαζα καλά στο πανεπιστημιακό περιβάλλον και το άλλο είναι ότι μου θύμισαν τις αμέτρητες εκπληκτικές καινοτομίες που προέκυψαν από το MIT».

Αφού έφυγε ως διευθυντής, ο Άντερσον ξεκίνησε μια θερμοκοιτίδα νεοφυών επιχειρήσεων όπου συνεργάστηκε με καθηγητές του MIT για να ιδρύσει εταιρείες. Τελικά, ένας από αυτούς τους καθηγητές ήταν ο Wilson, ο οποίος είχε εφεύρει τον νέο εναλλάκτη θερμότητας και έναν κεραμικό στρόβιλο. Ο Anderson και ο Wilson κατέληξαν να συγκροτήσουν μια μικρή ομάδα για την εμπορευματοποίηση της τεχνολογίας στις αρχές της δεκαετίας του 2000.

Ο Άντερσον είχε κάνει τη διατριβή του στο MIT για την ηλιακή ενέργεια τη δεκαετία του 1970 και η ομάδα συνειδητοποίησε ότι ο εναλλάκτης θερμότητας κατέστησε δυνατή μια νέα προσέγγιση για τη συγκεντρωμένη ηλιακή ενέργεια. Το 2010, έλαβαν αναπτυξιακή επιχορήγηση 6 εκατομμυρίων δολαρίων από το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ. Αλλά ο πρώτος τους ηλιακός δέκτης υπέστη ζημιά κατά τη διάρκεια της αποστολής σε ένα εθνικό εργαστήριο για δοκιμή και η εταιρεία έμεινε από χρήματα.

Μόλις το 2015 ο Άντερσον μπόρεσε να συγκεντρώσει χρήματα για να επαναφέρει την εταιρεία από το έδαφος. Μέχρι εκείνη τη στιγμή, είχε αναπτυχθεί ένα νέο κράμα μετάλλων υψηλής θερμοκρασίας που ο Άντερσον το αντάλλαξε με τον κεραμικό εναλλάκτη θερμότητας της Wilson.

Η πανδημία Covid-19 επιβράδυνε περαιτέρω τα σχέδια της 247 για την κατασκευή μιας εγκατάστασης επίδειξης στο χώρο δοκιμών της στην Αριζόνα, αλλά το έντονο ενδιαφέρον των πελατών έχει κρατήσει την εταιρεία απασχολημένη. Η συγκεντρωμένη ηλιακή ενέργεια δεν λειτουργεί παντού – η καθαρή ηλιοφάνεια της Αριζόνα ταιριάζει καλύτερα από τον μουντό ουρανό της Φλόριντα, για παράδειγμα – αλλά ο Άντερσον βρίσκεται επί του παρόντος σε συνομιλίες με κοινότητες σε περιοχές των ΗΠΑ, της Ινδίας, της Αφρικής και της Αυστραλίας όπου η τεχνολογία θα ήταν καλή προσαρμογή.

Συνδυάζεται με την παραδοσιακή Ηλιακή Φ/Β

Αυτές τις μέρες, η εταιρεία προτείνει ολοένα και περισσότερο το συνδυασμό των συστημάτων της με τα παραδοσιακά ηλιακά φωτοβολταϊκά, τα οποία επιτρέπουν στους πελάτες να αποκομίσουν τα οφέλη της φθηνής ηλιακής ηλεκτρικής ενέργειας κατά τη διάρκεια της ημέρας, ενώ χρησιμοποιούν την ενέργεια του 247 τη νύχτα.

«Με αυτόν τον τρόπο μπορούμε να πάρουμε τουλάχιστον 24, αν όχι περισσότερες, ώρες ενέργειας από μια ηλιόλουστη μέρα », λέει ο Άντερσον. «Προχωρούμε πραγματικά προς αυτά τα υβριδικά συστήματα, τα οποία λειτουργούν σαν ένα Prius: μερικές φορές χρησιμοποιείτε μια πηγή ενέργειας, μερικές φορές χρησιμοποιείτε την άλλη».

Η εταιρεία πουλάει επίσης τις θερμικές μπαταρίες της HeatStorE ως αυτόνομα συστήματα . Αντί να θερμαίνεται από το ηλιακό σύστημα, η θερμική αποθήκευση θερμαίνεται με την κυκλοφορία αέρα μέσω ενός ηλεκτρικού πηνίου που θερμαίνεται με ηλεκτρική ενέργεια , είτε από το δίκτυο, είτε από αυτόνομα φωτοβολταϊκά είτε από τον άνεμο. Η θερμότητα μπορεί να αποθηκευτεί για εννέα ώρες ή περισσότερες με μία μόνο φόρτιση και στη συνέχεια να αποσταλεί ως ηλεκτρική ενέργεια συν θερμότητα βιομηχανικής διεργασίας στους 250 βαθμούς Κελσίου ή μόνο ως θερμότητα, έως τους 970 βαθμούς Κελσίου .

Ο Anderson λέει ότι η θερμική μπαταρία του 247 είναι περίπου το ένα έβδομο του κόστους των μπαταριών ιόντων λιθίου ανά κιλοβατώρα που παράγεται .

Κλιμάκωση ενός νέου μοντέλου

Η εταιρεία διατηρεί το σύστημά της ευέλικτο για οποιαδήποτε διαδρομή θέλουν οι πελάτες να ακολουθήσουν για την ολοκλήρωση της απαλλαγής από τον άνθρακα.

Εκτός από το έργο της 247 στην Ινδία, η εταιρεία βρίσκεται σε προχωρημένες συνομιλίες με κοινότητες εκτός δικτύου στις Ηνωμένες Πολιτείες και την Αίγυπτο, φορείς εκμετάλλευσης ορυχείων σε όλο τον κόσμο και την κυβέρνηση μιας μικρής χώρας στην Αφρική . Ο Άντερσον λέει ότι ο επόμενος πελάτης της εταιρείας θα είναι πιθανότατα μια κοινότητα εκτός δικτύου στις ΗΠΑ που βασίζεται επί του παρόντος σε γεννήτριες ντίζελ για ισχύ .

Η εταιρεία έχει επίσης συνεργαστεί με μια χρηματοοικονομική εταιρεία που θα της επιτρέψει να έχει πρόσβαση σε κεφάλαια για να χρηματοδοτήσει τα δικά της έργα και να πουλά καθαρή ενέργεια απευθείας στους πελάτες, κάτι που ο Anderson λέει ότι θα βοηθήσει τους 247 να αναπτυχθούν ταχύτερα από το να στηρίζονται αποκλειστικά στην πώληση ολόκληρων συστημάτων σε κάθε πελάτη.

Καθώς εργάζεται για να κλιμακώσει τις αναπτύξεις του, η Anderson πιστεύει ότι το 247 προσφέρει μια λύση για να βοηθήσει τους πελάτες να ανταποκριθούν στην αυξανόμενη πίεση από τις κυβερνήσεις καθώς και από τα μέλη της κοινότητας.

«Οι αναδυόμενες οικονομίες σε μέρη όπως η Αφρική δεν έχουν καμία εναλλακτική λύση στα ορυκτά καύσιμα εάν θέλουν ηλεκτρική ενέργεια 24/7», λέει ο Άντερσον. « Το κόστος ιδιοκτησίας και λειτουργίας μας είναι μικρότερο από το μισό των συνόλων παραγωγής ντίζελ . Οι πελάτες σήμερα θέλουν πραγματικά να σταματήσουν να παράγουν εκπομπές ρύπων, αν μπορούν, έτσι έχετε χωριά, ορυχεία, βιομηχανίες και ολόκληρες χώρες όπου οι άνθρωποι μέσα λένε: «Δεν μπορούμε να κάψουμε άλλο ντίζελ».

***

Ο Zach Winn είναι συγγραφέας στο MIT

Ανατύπωση με άδεια του MIT News