211service.com
Billig, off-grid kylning
En startup baserad i Cambridge, MA, har utvecklat ett nytt solcellsdrivet kylsystem för matförvaring i indiska byar som är utanför nätet. Promethean Power Systems Designen är en hybrid av konventionell kompressorbaserad kylning och termoelektriska material – halvledare som omvandlar el till kyla och vice versa.
Kylning i solen: En konceptuell illustration av ett soldrivet kylsystem som kan användas i byar utanför nätet i Indien. Promethean, baserat i Cambridge, MA, planerar att göra systemet effektivt genom att kombinera termoelektrisk och kompressorbaserad kyla.
Kylaggregaten kommer att vara billigare än vad som för närvarande används i indiska byar, varav de flesta är utanför nätet. I sådana byar lagrar livsmedelsdistributörer och processorer råa livsmedelsprodukter i traditionella kompressorbaserade kylenheter som drivs med dieselgeneratorer. Dessa kostar cirka 12 000 dollar, säger företagets medgrundare Sorin Grama. Och den kostnaden, säger Grama, inkluderar inte den eskalerande kostnaden för diesel som behövs för att driva enheterna. Under en månad tillbringade i Indien för ett år sedan identifierade Grama och hans medgrundare, Sam White, en avgörande nisch. Kunder frågade hela tiden efter ett kylsystem som har låga underhålls- och driftkostnader, säger White.
Grama säger att även inklusive kostnaden för fotovoltaiska (PV) paneler, skulle hans design kosta ungefär lika mycket som eller något mindre än de dieseldrivna kylenheterna. Ännu viktigare, det skulle inte ha några bränslekostnader och nästan inga underhållskostnader. Enligt företagets initiala beräkningar skulle användning av en kompressor i kombination med termoelektriska moduler använda 20 procent mindre ström för att generera samma kyla som en kompressor ensam.
Designen använder komponenter från hyllan: silikon PV-paneler, termoelektriska moduler och en kompressorbaserad kylenhet. Företagets styrsystem styr de två kylkomponenterna att samverka så att de pressar ut så mycket juice ur solpanelerna som möjligt, förklarar Grama. Tidigt på morgonen och sent på eftermiddagen, när mängden solljus är låg, kommer solpanelerna inte att generera tillräckligt med ström för att driva kompressorn. Men det kommer att finnas tillräckligt med solenergi för att driva de termoelektriska modulerna, vilket skulle generera kyla tills kompressorn startar. Runt middagstid, när solpanelerna arbetar för fullt, kommer de termoelektriska modulerna att använda den extra juice som kompressorn inte behöver för att ge ytterligare kyla.
Sedan Promethean grundades 2007 har man byggt en 60-liters kylare i laboratorieskala. Förra veckan säkrade företaget finansiering med vilket det planerar att bygga en 500-liters prototyp som det hoppas kunna testa i Indien 2009.
Företaget hade lekt med idén att endast använda termoelektriska moduler kopplade till PV-paneler. I en termoelektrisk modul gör spänningen som appliceras över ett termoelektriskt material inklämt mellan två keramiska plattor ena sidan varm och den andra kall. Men befintlig termoelektrisk (som används i temperaturkontrollerade bilsäten, lasrar och bärbara picknickkylare), vanligtvis vismut eller blytellurid, är inte tillräckligt effektiva för stora kylskåp.
Gäng Chen , professor i maskinteknik vid MIT, säger att effektiviteten hos en kylenhet beror på dess storlek. När man krymper storleken till ett hotellkylskåp blir själva kompressorn mindre effektiv, säger han. I dessa fall blir termoelektriska allt mer attraktiva. Prometheans inställning till att kombinera termoelektrik med kompressorer låter som ett logiskt argument för att öka kylningseffektiviteten i system i kommersiell skala, säger Chen.
Företagets 60-liters prototyp använde vismut-telluridmoduler från Dallas-baserade Marlow Industries. Det är det mest effektiva kylmaterialet hittills, säger fysikprofessorn på Boston College Zhifeng Ren . Men det finns fortfarande utrymme för förbättringar och Grama säger att företaget letar efter nya, möjligen mer effektiva material.
Startupföretaget kan ha tur. Många framsteg inom termoelektriska material har kommit ut från laboratorier nyligen. MIT:s Chen, för en, har ökat effektiviteten av vismutantimontellurid med 40 procent genom att använda nanokristallina material. Forskare pysslar också med blytellurid och börjar använda nanotrådar av kisel och kisel-germaniumkompositer. Chen och Ren har grundat ett företag som heter GMZ energi , med huvudkontor i Newton, MA, för att kommersialisera deras nanokompositmaterial, och de förväntar sig kommersiella termoelektriska moduler inom ett år.