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Far funzionare un'unità marina con energia solare e diesel
I ricercatori militari stanno esplorando se la combinazione di energia solare e combustibili convenzionali può ridurre la vulnerabilità dei combattenti sul campo.
Un motore Stirling può funzionare con il calore della luce solare concentrata o bruciando carburante, ma per l'uso militare non può essere grande quanto questo piatto per la generazione di energia su larga scala. Credito: Infinia
Un progetto dell'Office of Naval Research chiamato programma Renewable Sustainable Expeditionary Power (RSEP) ha fissato l'obiettivo di ridurre il consumo di carburante del 40% per le unità militari mobili facendo più affidamento sull'energia solare. (Vedi descrizione video qui .) La ricerca metterà in pratica nuovi concetti e potrebbe portare a prodotti commerciali, in particolare per la generazione di energia off-grid.
Raytheon ha annunciato ieri di aver ottenuto un contratto per sviluppare una fase del programma. Nessuna delle tre aziende partecipanti al programma di ricerca utilizzerà pannelli solari fotovoltaici convenzionali nel tentativo di aumentare le prestazioni del sistema.
C'è un forte desiderio nelle forze armate statunitensi di ridurre l'uso di carburante nelle zone di battaglia, come l'Afghanistan, perché i convogli di carburante sono vulnerabili agli attacchi. I Marines hanno utilizzato i tradizionali pannelli solari fotovoltaici in Afghanistan, ma il programma RSEP è orientato a un risparmio di carburante più drastico e combina il solare con altri generatori di energia per il funzionamento 24 ore su 24.
L'obiettivo del progetto è ridurre il carburante necessario per una base operativa avanzata, o una piccola unità di marines lontano da una base più grande per circa 15 giorni, secondo David Altman, ingegnere meccanico principale senior per la tecnologia avanzata presso l'azienda Sistemi di difesa integrata di Raytheon . L'hardware deve essere abbastanza piccolo da poter essere trainato dietro un Humvee, nello stesso modo in cui lo sono ora i generatori diesel mobili.
Raytheon e la società di ricerca Battelle stanno progettando i loro sistemi attorno a un motore Stirling alimentato dal sole. Un piatto concentrerà la luce su un cilindro pieno di elio per produrre calore. La differenza tra il calore e l'aria esterna in ingresso più fresca fa sì che l'elio nel cilindro del motore si contragga e muova il pistone per generare elettricità.
I motori Stirling sono relativamente efficienti, più silenziosi dei generatori diesel e occupano meno spazio dei pannelli solari fotovoltaici. Un altro vantaggio chiave è che possono funzionare con qualsiasi fonte di calore. Altman di Raytheon non ha fornito molti dettagli sulla proposta dell'azienda, ma ha affermato che il sistema brucerà carburante per far funzionare il motore Stirling di notte, ad esempio, e avrà un po' di accumulo di energia, come una batteria.
Una delle sfide più difficili è montare un piatto parabolico e un bruciatore su un rimorchio, ha detto Altman. Il produttore di motori Stirling Infinia produce un piatto solare per la generazione di energia ma è alto più di 20 piedi.
Il dimensionamento del piatto e la costruzione della configurazione del concentratore sono fondamentali per avere un concetto praticabile e di successo, ha affermato.
Emcore, un'altra società coinvolta nel progetto, progetterà un sistema pronto per l'uso marino attorno alla sua tecnologia fotovoltaica a concentrazione, in cui le lenti focalizzano la luce su celle solari molto efficienti, combinate con celle a combustibile e batterie per l'energia su richiesta. La tecnologia FV a concentrazione, normalmente utilizzata dalle utility, utilizza meno spazio rispetto ai pannelli solari piatti.
Il programma prevede che i partecipanti studino come i componenti possono soddisfare l'obiettivo di efficienza del 40% e avere un costo ragionevole. Una fase successiva, prevista per il prossimo anno, porterà alla realizzazione di prototipi di dispositivi.