211service.com
Alternatyva jūsų generatoriui
MIT tyrėjai kuria naują technologiją, skirtą šilumą paversti šviesa, o vėliau elektra, kuri ilgainiui galėtų sutaupyti degalų transporto priemonėse, pakeičiant mažiau efektyvius generatorius ir leidžiant elektros sistemoms veikti be variklio tuščiosios eigos.
Termofotovoltinis (TPV) generatorius degina kurą, kad šildytų šviesą skleidžiančią medžiagą (pažymėtą radiatorių). Tada šviesa filtruojama ir paverčiama elektra fotovoltinėse (PV) elementuose. (Vaizdas suteiktas John Kassakian, MIT.)
Ši technologija, vadinama termofotovoltais, naudoja benziną šviesą skleidžiančiai medžiagai, šiuo atveju volframui, šildyti. Tada fotovoltinis elementas šviesą paverčia elektra. Idėja kilo nuo septintojo dešimtmečio, sako Johnas Kassakianas, MIT elektros inžinerijos ir kompiuterių mokslų profesorius. Tačiau iki šiol fotovoltinės energijos šviesos skleidėjai gamino neefektyvias ir labai brangias sistemas. Šiuose naujausiuose įrenginiuose naudojamų medžiagų patobulinimai – iš dalies įmanoma dėl to, kad mokslininkai gali pakeisti medžiagos struktūrą nanoskalėje – dabar sukuria daug efektyvesnes sistemas, sako Kassakianas.
Pasak Kassakian, ši sistema galėtų būti efektyvesnis būdas maitinti transporto priemonės elektros sistemas nei dabartinė generatoriumi, kuri eikvoja energiją dviem etapais: vidaus degimo variklis tik apie 30 procentų kuro energijos paverčia judėjimo, o tada generatorius tik 50 procentų efektyviai paverčia mechaninę energiją į elektros energiją. Jis sako, kad nedidelis termofotovoltinio įrenginio prototipas, galintis patvirtinti, kad sistemos efektyvumas pagerėjo, gali būti paruoštas po metų.
Tyrėjai modifikavo šviesos skleidėjo paviršiaus struktūrą, išgraviruodami į jį nano dydžio duobutes, kad sureguliuotų skleidžiamos šviesos bangos ilgius būtent taip, kad fotovoltinis elementas gali efektyviausiai paversti elektros energija. Jie dar labiau patobulino įrenginį naudodami filtrus, leidžiančius norimus šviesos bangos ilgius patekti į fotovoltinius elementus, bet atspindėti kitus bangos ilgius atgal į šviesos skleidėją. Atsispindėjusi šviesa neša energiją, kuri padeda išlaikyti spinduliuotę karštą ir sumažina reikalingo kuro kiekį.
Kassakian teigimu, ne tik kintamosios srovės generatoriaus pakeitimas termofotovoltiniu moduliu, bet ir galėtų būti transporto priemonių, kurioms nereikia kompresoriaus, oro kondicionavimo sistemos dalis. Kadangi tai žymiai sumažintų variklio apkrovą, būtų galima išjungti variklį transporto priemonei sustojus eisme ir lengvai užvesti iš naujo. Šiuolaikiniai hibridai naudoja šią techniką, kad taupytų dujas, tačiau reikia didelių baterijų, kad būtų tiekiama elektra radijui ir šviesoms bei iš naujo užvestų variklį. Be to, jie turi vėl įjungti variklį, kai baigiasi akumuliatoriaus įkrova. Naujojoje MIT sistemoje šios baterijos nebūtų būtinos.
Iš tiesų, jei naujos medžiagos pagamins efektyvesnę termofotoelektrą, galimų panaudojimo būdų netrūks. Kassakian teigia, kad ypač geras pritaikymas, derinamas su nauja oro kondicionavimo sistema, galėtų būti naudojamas sunkvežimiuose su miegamosiomis kabinomis kabinoms vėsinti ir elektrai tiekti televizoriams bei kitai įrangai. Ir, sako Donaldas Chubbas, NASA Glenn tyrimų centro tyrėjas, kariškiai tuo labai domėjosi dėl nešiojamų maitinimo šaltinių šioje srityje. Kadangi nėra judančių dalių, nebūtų ir triukšmo, todėl negalėtumėte jo aptikti.
Tačiau praeis keleri metai, kol technologija bus pradėta naudoti transporto priemonėse. Iššūkiai apima gamybos proceso padidinimą, veiksmingų izoliacijos ir aušinimo sistemų kūrimą, kad būtų galima valdyti generuojamą šilumą, ir užtikrinti, kad sistema išliktų efektyvi didesniu mastu. MIT tyrimus iš dalies finansuoja „Toyota“, tačiau automobilių gamintojas neįsipareigojo diegti šios technologijos.