Kör en marin enhet på solenergi och diesel

Militära forskare undersöker om kombinationen av solenergi och konventionella bränslen kan minska krigsfighters sårbarhet i fält.

En Stirling-motor kan köras på värme från koncentrerat solljus eller genom att bränna bränsle, men för militär användning kan den inte vara tillnärmelsevis lika stor som den här skålen för kraftgenerering i allmännyttan. Kredit: Infinia

Ett Office of Naval Research-projekt som kallas programmet Renewable Sustainable Expeditionary Power (RSEP) har satt upp ett mål att minska bränsleförbrukningen med 40 procent för mobila militära enheter genom att förlita sig mer på solenergi. (Se videobeskrivning här .) Forskningen kommer att omsätta nya koncept i praktiken och kan leda till kommersiella produkter, särskilt för elproduktion utanför nätet.

Raytheon meddelade i går att de tilldelades ett kontrakt för att utveckla en fas av programmet. Inget av de tre företagen som deltar i forskningsprogrammet kommer att använda konventionella solcellspaneler i ett försök att öka systemets prestanda.

Det finns en stark önskan inom den amerikanska militären att minska bränsleanvändningen i stridsområden, som Afghanistan, eftersom bränslekonvojer är sårbara för attacker. Marines har använt traditionella solcellspaneler i Afghanistan, men RSEP-programmet är inriktat på mer dramatiska bränslebesparingar och att kombinera solenergi med andra kraftgeneratorer för drift dygnet runt.

Designmålet är att minska det bränsle som behövs för en framåtgående operativ bas, eller en liten enhet av marinsoldater borta från en större bas i cirka 15 dagar, enligt David Altman, senior huvudmekanikingenjör för avancerad teknologi vid Raytheons Integrated Defense Systems-verksamhet . Hårdvaran måste vara tillräckligt liten så att den kan bogseras bakom en Humvee, på samma sätt som mobila dieselgeneratorer är nu.

Raytheon och forskningsföretaget Battelle designar sina system kring en soldriven Stirling-motor. En skål kommer att koncentrera ljus på en heliumfylld cylinder för att producera värme. Skillnaden mellan värmen och den svalare inkommande utomhusluften gör att heliumet i motorcylindern drar ihop sig och flyttar kolven för att generera elektricitet.

Stirlingmotorer är relativt effektiva, tystare än dieselgeneratorer och tar mindre plats än solcellspaneler. En annan viktig fördel är att de kan arbeta med vilken värmekälla som helst. Raytheons Altman gav inte många detaljer om företagets förslag men sa att systemet kommer att bränna bränsle för att köra Stirling-motorn på natten, till exempel, och ha lite energilagring, till exempel ett batteri.

En av de tuffaste utmaningarna är att montera en parabolskål och brännare på en trailer, sa Altman. Stirlingmotortillverkaren Infinia gör en solskål för elproduktion men den är mer än 20 fot hög.

Skålstorlek och konstruktion av koncentratorkonfigurationen är centrala för att få detta till ett hållbart och framgångsrikt koncept, sa han.

Emcore, ett annat företag som är inblandat i projektet, kommer att designa ett marinfärdigt system kring sin koncentrerade solcellsteknik, där linser fokuserar ljus på mycket effektiva solceller, kombinerat med bränsleceller och batterier för on-demand kraft. Koncentrerad PV-teknik, som normalt används av företag, använder mindre utrymme än platta solpaneler.

Programmet uppmanar deltagarna att studera hur komponentdelarna kan uppfylla målet om 40 procent effektivitet och ha en rimlig kostnad. En nästa fas, som förväntas nästa år, kommer att leda till prototypenheter.

Dölj