Το φωτοβολταϊκό των βραχονησίδων!

Ενα πανίσχυρο φωτοβολταϊκό «λουλούδι», ικανό κατά τους ειδικούς να συσσωρεύσει την ισχύ… «2.000 ήλιων» και ταυτόχρονα να αφαλατώνει μεγάλες ποσότητες νερού και να προσφέρει κλιματισμό, είναι το αποτέλεσμα της συνεργασίας ανάμεσα σε επιστήμονες των εργαστηρίων της IBM, της εταιρείας φωτοβολταϊκών Airlight Energy και ελβετικών πανεπιστημίων.

To πρότυπο του φωτοβολταϊκού θερμικού συστήματος υψηλής συγκέντρωσης (HCPVT) που… τα κάνει όλα και συμφέρει βρίσκεται στην Ελβετία και βασίζεται σε ένα μεγάλο παραβολικό κάτοπτρο, αποτελούμενο από πολλά μικρότερα κάτοπτρα, το οποίο συνδέεται με ένα σύστημα ανίχνευσης της καλύτερης θέσης απέναντι στον ήλιο. Οταν το ηλιακό «λουλούδι» είναι στραμμένο προς τον ήλιο, οι ακτίνες του αντανακλώνται από το κάτοπτρο στους κεντρικούς δέκτες οι οποίοι, χάρη στα εκατοντάδες «έξυπνα» τσιπάκια που κουβαλούν, αναλαμβάνουν την εκμετάλλευση της ηλιακής ενέργειας.

«Το σύστημα HCPVT αποτελείται από ένα μεγάλο παραβολικό κάτοπτρο, το οποίο μοιράζεται σε διατάξεις από πολλά μικρότερα κάτοπτρα. Το σύνολο είναι συνδεδεμένο με ένα σύστημα εντοπισμού της πηγής του ηλιακού φωτός, το οποίο μετακινεί το φωτοβολταϊκό στην καλύτερη δυνατή θέση για τη συλλογή των ηλιακών ακτίνων» εξηγεί στο «Βήμα» ο υπεύθυνος Επικοινωνίας των εργαστηρίων της IBM στη Ζυρίχη Κρίστοφερ Σιάκα. «Με τον τρόπο αυτόν οι ακτίνες ανακλώνται από τα κάτοπτρα σε δέκτες υγρής ψύξης που βρίσκονται στο κέντρο, εξοπλισμένοι με φωτοβολταϊκά υπερ-τσίπ τριπλής ένωσης –το κάθε τσιπάκι, μεγέθους 1×1 εκ., με απόδοση 200-250W ανά οκτάωρο, σε μια ηλιόλουστη περιοχή» μας λέει.

Τα φωτοβολταϊκά αυτά τσιπάκια «ντύνουν» με τη σειρά τους επιστρώσεις μικροδομών υγρής ψύξης που, σύμφωνα με τους επιστήμονες, είναι 10 φορές πιο αποδοτικές σε σχέση με την παθητική μέθοδο ψύξης με αέρα. Οι ειδικοί εμπνεύστηκαν το σύστημα ψύξης από το κυκλοφορικό σύστημα του ανθρώπινου οργανισμού. Πρόκειται για ένα σύστημα το οποίο είχε δοκιμαστεί από την IBM Research σε διάφορους υπερυπολογιστές, συμπεριλαμβανομένων του Aquasar και του SuperMUC.

«Στην περίπτωση των συγκεκριμένων υπερ-υπολογιστών το νερό χρησιμοποιείται για την απορρόφηση της υψηλής θερμοκρασίας που αναπτύσσουν οι επεξεργαστές, η οποία στη συνέχεια διοχετεύεται για τη θέρμανση του χώρου. Στην περίπτωση του HCPVT όμως αντί το νερό με θερμοκρασία 90 βαθμών Κελσίου να διοχετεύεται για τη θέρμανση των εγκαταστάσεων, θα μπορούσε να διοχετεύεται για την αύξηση της θερμοκρασίας θαλασσινού νερού, το οποίο θα περνά από ένα σύστημα αφαλάτωσης. Εκεί μέσω της εξάτμισης θα επιτυγχάνεται η διαδικασία» μας λέει ο Σιάκα.

Αφαλάτωση και κλιματισμός

«Ενα τέτοιο φωτοβολταϊκό σύστημα υψηλής συγκέντρωσης θα μπορούσε να εξασφαλίσει 30-40 λίτρα πόσιμου νερού ανά τετραγωνικό μέτρο της επιφάνειας του κεντρικού δέκτη (όπως φαίνεται και στο γράφημα), ημερησίως, όπως και ηλεκτρική ενέργεια που θα ξεπερνά τις δύο κιλοβατώρες την ημέρα». Ακόμη, το υπερ-σύστημα θα μπορούσε να προσφέρει κλιματισμό με τη βοήθεια ενός θερμικού ψύκτη προσρόφησης. «Πρόκειται για μια συσκευή η οποία μετατρέπει τη θερμότητα σε ψύξη με τη βοήθεια γέλης πυριτίου. Οι ψύκτες προσρόφησης που λειτουργούν με νερό θα μπορούσαν να αντικαταστήσουν τους ψύκτες συμπίεσης για τη λειτουργία των οποίων απαιτούνται επιβλαβή υγρά που δεν είναι φιλικά προς το περιβάλλον».

Το «έξυπνο» τσιπ του συστήματος HCPVT αναπτύχθηκε από τους ειδικούς της ΙΒΜ και του Αιγυπτιακού Κέντρου Νανοτεχνολογίας. Πηγή: IBM RESEARCH

Το κόστος του ηλιακού λουλουδιού κατά τους ερευνητές κρίνεται ιδιαίτερα προσιτό, καθώς υπολογίζεται ότι θα είναι τρεις φορές χαμηλότερο συγκριτικά με παρόμοια συστήματα. Το μυστικό, σύμφωνα με τους ίδιους, κρύβεται στην αντικατάσταση των ακριβών υλικών όπως το ατσάλι και το γυαλί με οικονομικό τσιμέντο και πεπιεσμένα μεταλλικά φύλλα.

«Η κατασκευή ενός προτύπου μεγάλης κλίμακας έχει προγραμματιστεί να πραγματοποιηθεί μέσα στους επόμενους 36 μήνες. Πιστεύουμε ότι το σύστημα HCPVT μπορεί να προσφέρει «πράσινη» ενέργεια και πόσιμο νερό σε διάφορες περιοχές του πλανήτη όπως π.χ. η Νότια Ευρώπη, η Αφρική, η αραβική χερσόνησος, το νοτιοανατολικό μέρος των ΗΠΑ, η Νότια Αμερική και η Αυστραλία. Απομακρυσμένοι τουριστικοί προορισμοί, π.χ. θέρετρα που βρίσκονται επάνω σε μικρά νησιά, για παράδειγμα τα νησιά της Ελλάδας, ή άλλοι εξωτικοί προορισμοί _ νησιά στις Μαλδίβες, στις Σεϋχέλλες και στον Μαυρίκιο _ θα μπορούσαν να φιλοξενήσουν τέτοιου είδους μονάδες» μας εξηγεί ο ερευνητής της IBM, δρ Στεφάν Παρέντες.

«Προς το παρόν, έχουμε δημιουργήσει ένα πρότυπο μικρής κλίμακας και μέγιστης απόδοσης 150W ηλεκτρικής ενέργειας, με 9 μόλις τσιπάκια και ενεργή επιφάνεια _ το σημείο όπου επιτυγχάνεται η μετατροπή της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική _ 30×30 τετρ. χιλιοστών, το οποίο δοκιμάζεται στην οροφή των εγκαταστάσεων του εργαστηρίου της IBM, στη Ζυρίχη» υπογραμμίζει ο ειδικός.

«Το σύστημα μεγάλης κλίμακας που πρόκειται να κατασκευαστεί θα είναι μεγέθους 100 τ.μ. με ενεργή επιφάνεια κεντρικού δέκτη 250×250 τ.χ.και δυνατότητα παραγωγής 25kW ηλεκτρικής ενέργειας και 55kW θερμικής ενέργειας».

Το κόστος του, σύμφωνα με εκτιμήσεις των επιστημόνων, δεν θα ξεπερνά τα 250 δολάρια (περίπου 190 ευρώ) ανά τ.μ. της επιφάνειας του παραβολικού κατόπτρου –σχεδόν κατά 1/3 χαμηλότερο από εκείνο άλλων συγκρίσιμων φωτοβολταϊκών συστημάτων.

«Είναι σημαντικό να υπογραμμίσουμε ότι ένα τόσο μεγάλο project έχει καταστεί εφικτό μέσω της συνεργασίας πολλών ερευνητικών κέντρων και φορέων, ιδιωτικού και δημόσιου δικαίου» καταλήγει από την πλευρά του ο Σιάκα.