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Raffreddamento off-grid economico
Una startup con sede a Cambridge, MA, ha sviluppato un nuovo sistema di refrigerazione a energia solare per la conservazione degli alimenti nei villaggi indiani fuori rete. Promethean Power Systems ' è un ibrido di refrigerazione convenzionale basata su compressore e materiali termoelettrici-semiconduttori che convertono l'elettricità in raffreddamento e viceversa.
Rilassarsi al sole: Un'illustrazione concettuale di un sistema di refrigerazione a energia solare che potrebbe essere utilizzato in villaggi off-grid in India. Promethean, con sede a Cambridge, MA, intende rendere efficiente il sistema combinando il raffreddamento termoelettrico ea compressore.
Le unità di refrigerazione saranno più economiche di quelle attualmente utilizzate nei villaggi indiani, la maggior parte dei quali sono fuori rete. In tali villaggi, distributori e trasformatori di alimenti immagazzinano i prodotti alimentari crudi in tradizionali unità di raffreddamento a compressore che funzionano con generatori diesel. Questi costano circa $ 12.000, afferma il cofondatore dell'azienda Sorin Grama. E quel costo, dice Grama, non include il costo crescente del diesel necessario per far funzionare le unità. Durante un mese trascorso in India un anno fa, Grama e il suo cofondatore, Sam White, hanno identificato una nicchia cruciale. I clienti hanno continuato a chiedere un sistema di raffreddamento con bassi costi di manutenzione e funzionamento, afferma White.
Grama afferma che anche includendo la spesa dei pannelli fotovoltaici (PV), il suo progetto costerebbe circa lo stesso o leggermente meno delle unità di refrigerazione diesel. Ancora più importante, non avrebbe costi di carburante e quasi nessun costo di manutenzione. Secondo i calcoli iniziali dell'azienda, l'utilizzo di un compressore combinato con moduli termoelettrici consumerebbe il 20% in meno di energia per generare lo stesso raffreddamento di un compressore da solo.
Il design utilizza componenti standard: pannelli fotovoltaici in silicio, moduli termoelettrici e un'unità di refrigerazione basata su compressore. Il sistema di controllo dell'azienda fa in modo che i due componenti di raffreddamento lavorino insieme in modo da spremere quanto più succo possibile dai pannelli solari, spiega Grama. Al mattino presto e nel tardo pomeriggio, quando la quantità di luce solare è scarsa, i pannelli solari non genereranno energia sufficiente per far funzionare il compressore. Ma ci sarà abbastanza energia solare per far funzionare i moduli termoelettrici, che genererebbero raffreddamento fino all'attivazione del compressore. Verso mezzogiorno, quando i pannelli solari funzionano a pieno regime, i moduli termoelettrici utilizzeranno il succo extra di cui il compressore non ha bisogno per fornire ulteriore raffreddamento.
Da quando Promethean è stata fondata nel 2007, ha costruito un refrigeratore da 60 litri su scala di laboratorio. La scorsa settimana, la società ha ottenuto i finanziamenti con i quali prevede di costruire un prototipo da 500 litri che spera di testare in India nel 2009.
L'azienda aveva accarezzato l'idea di utilizzare solo moduli termoelettrici collegati a pannelli fotovoltaici. In un modulo termoelettrico, la tensione applicata su un materiale termoelettrico racchiuso tra due piastre di ceramica rende un lato caldo e l'altro freddo. Tuttavia, i termoelettrici esistenti (utilizzati in sedili per auto a temperatura controllata, laser e refrigeratori portatili da picnic), tipicamente bismuto o tellururo di piombo, non sono abbastanza efficienti per i grandi frigoriferi.
Gang Chen , professore di ingegneria meccanica al MIT, afferma che l'efficienza di un'unità di raffreddamento dipende dalle sue dimensioni. Man mano che riduci le dimensioni a un frigorifero di un hotel, il compressore stesso diventa meno efficiente, afferma. In quei casi il termoelettrico diventa sempre più appetibile. L'approccio di Promethean alla combinazione di termoelettrici e compressori suona come un argomento logico per aumentare l'efficienza di raffreddamento nei sistemi su scala commerciale, afferma Chen.
Il prototipo da 60 litri dell'azienda utilizzava moduli di bismuto-telluride delle Marlow Industries di Dallas. Questo è il materiale di raffreddamento più efficiente conosciuto finora, afferma il professore di fisica del Boston College Zhifeng Ren . Ma c'è ancora spazio per miglioramenti e Grama afferma che l'azienda è alla ricerca di nuovi materiali, forse più efficienti.
La startup potrebbe essere fortunata. Molti progressi nei materiali termoelettrici sono usciti di recente dai laboratori. Chen del MIT, per esempio, ha aumentato l'efficienza del tellururo di antimonio di bismuto del 40% utilizzando materiali nanocristallini. I ricercatori stanno anche armeggiando con il tellururo di piombo e stanno iniziando a utilizzare nanofili di silicio e compositi di silicio-germanio. Chen e Ren hanno fondato una società chiamata GMZ Energy , con sede a Newton, MA, per commercializzare il loro materiale nanocomposito e si aspettano moduli termoelettrici commerciali entro un anno.