Николас Морган держит квадрат чистого акрилового материала приблизительно один сантиметр толщиной, который сверкает в его руках всей плоской поверхностью. Зеленый луч входит в акрил и отклоняется к центру квадрата. Морган повторяет процесс в различных точках поверхности, и каждый раз, луч направляется к центру.
Акриловый компонент, так называемое световодная солнечная оптика (LSO) - является новым типом солнечного концентратора, который значительно снижает стоимость производства электричества от солнца. В отличие от существующих проектов, нет никакой потребности в зеркалах, сложной оптике, или химии, чтобы заманить в ловушку и управлять светом. "Это - чисто геометрическая оптика," говорит Морган, директор коммерческого развития в основанном в Торонто.
Солнечные концентраторы появились в последние годы, как способ усилить количество солнечного света, падающего на солнечные ячейки, которые являются самой дорогой частью солнечных групп. Чтобы сделать солнечную энергию более доступной, инженеры стремились использовать меньше материала солнечной ячейки, концентрируя солнечный свет в точку.
Но этот подход имеет его существенные проблемы. Большинство концентраторов являются сложными системами, которые используют специальные линзы, изогнутые зеркала, и другие оптические компоненты с центральной длиной "отличной от нуля". Это означает, что должно быть достаточное расстояние - воздушный промежуток - между солнечной ячейкой и оптической частью, чтобы должным образом сосредоточить свет. В результате системы на основе концентратора обычно стоят больших вложений, с достаточной глубиной, чтобы приспособить центральную длину и защитить все компоненты в течение службы. Это подразумевает использование более дорогого материала и затрат на концентрацию и более дорогую эксплуатацию.
Несколько лет назад, брат Николаса Джон Пол Морган придумал твердотельную солнечную систему концентратора: плоский, тонкий, акриловый, оптический,он заманивает в ловушку свет и направляет его в центр. Вложенный в центр концентратора Моргана(Morgan Solar's concentrator), второй оптический круг, сделан из стекла. С плоским основанием и выпуклой, зеркальной вершиной, оптическое излучение получает поступающий свет при концентрации приблизительно 50 солнц и усиливает его почти до 1 000 солнц с изгибом света под углом в 90 градусов.
В отличие от других концентраторов, свет не оставляет оптическое перед нанесением удара солнечной ячейки. Вместо этого ячейка высокой эффективности размером с ноготь большого пальца руки младенца, связана непосредственно с основанием центра оптического стакана, где он поглощает свет. Нет никакого воздушного промежутка, и нет никакого шанса на разрушение компонентов.
"Это - все о критическом управлении углами, как только свет входит в первое оптическое," объясняет Николас Морган. Проект использует в своих интересах явление, названное полным внутренним отражением - углом, под которым пучок света в оптическом материале будет преломляться в материале, а не поглощаться.
Ловушка должна быть сформирована в акриле такой, что это свет изгибался бы в определенном направлении, когда он входит в оптику. Должна быть уверенность, что свет падает под углом, препятствующему рассеянию и направлять его к оптическому стакану в центре. Точность является критической - не только в проекте оптики, но также и в создании основы, чтобы выпускать серийно их.
Компания ожидает, что ее первые коммерческие версии системы будут составлены из акриловых вафель приблизительно восемь квадратных дюймов в размере, содержащем второй оптический стакан, закрепленный на никелевой основе.
Рей Лапирр, профессор технической физики в Университете McMaster, в Онтарио, Канада, и эксперт в высокой эффективности солнечные ячейки, сначала видели опытный образец Моргана LSO в декабре на канадской солнечной конференции и ушли впечатленные. "Их проект конечно нов, может быть дешево изготовлен, и имеет хороший шанс революционизировать концентратор [технологию], " говорит Лапирр.
Но как другие концентраторы, технология Моргана все еще требует, чтобы система следовала за солнцем. Исследователи в MIT устранили потребность в слежении, развивая специальные покрытия краски, которые могут поглотить разбросанный свет, но технология Моргана ближе к рынку. Николас Морган добавляет, что слежение сегодня точно, надежно, и добавляет в "крайнюю" стоимость на 44 процента больше энергии. Бизнес-план и технические решения должны все еще просчитываются, но он ожидает, что компания будет в состоянии построить ее систему меньше, чем 1 $ за ватт к 2011." Это привело бы к продукции близко к 30 процентам, эффективной по затратам и конкурентоспособной с тонкими пленками.
"Я думаю это концепция должна развиваться," говорит технический профессор Роланд Уинстон, эксперт в области оптики в Университете Калифорнии. Однако, он подвергает сомнению использование акриловых как материал концентратора: "Акрил не был доказан для долгосрочного использования, особенно под сконцентрированным солнечным светом."
Джон Пол Морган говорит, что это - главная причина, почему компания использует и акриловый и стеклянный в ее системе. Компания преднамеренно ограничила концентрации в пределах акриловой части к 50 солнцам и имеет меньший стеклянный оптический стакан . "Мы хотим, чтобы эта система работала в течение 25 лет, таким образом мы пробуем к действительно устойчивый материал," говорит он. "Как только мы докажем, что развит акрил, в дальнейшем мы собираемся сократить оптический стакан."
Множество экспериментальных проектов, запланированных на 2009 проверит концентратор в действии. Компания ожидает, что коммерческое производство начнется в 2010.
http://www.technologyreview.com
|
