Ομάδα του ΜΙΤ και του RWTH Aachen University της Γερμανίας, με επικεφαλής και συνδετικό κρίκο τον καθηγητή Αλέξανδρο Μητσό δημιούργησε πατέντα εμπνευσμένη από το ηλιοτρόπιο που: «Μειώνει την απαιτούμενη έκταση, αλλά και το οικονομικό και περιβαλλοντικό κόστος των ηλιοθερμικών συστημάτων άρα, μεγιστοποιεί την απόδοση τους και μας φέρνει πολύ πιο κοντά στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας», αναφέρει ο καθ. Α. Μητσός στο
Goodnews. Eίναι η πιο σύγχρονη και αποτελεσματική εφαρμογή CSP (= η
τεχνολογία που εξελίσσεται για να τροφοδοτήσει με ενέργεια ολόκληρες τις
Ηνωμένες Πολιτιείες Αμερικής)!
Οπως εξηγεί ο καθ. Α. Μητσός: «H δημιουργία συστημάτων CSP (Concentrated Solar Power - Συγκεντρωμένης Hλιακής Eνέργειας) απαιτεί τεράστιες εκτάσεις. Προκειμένου να περάσουμε σε
ΑΠΕ, ακόμα και σε ποσοστό 10%, πρέπει να τις αξιοποιήσουμε στο έπακρο».
Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι αλλάζοντας τη διάταξη των κατόπτρων ή ηλιοστατών, χρησιμοποιώντας ως μοντέλο τη σπειροειδή μορφή του ηλιοτροπίου, μπορούν να μειώσουν κατά 20% το ενεργειακό αποτύπωμά τους (το διοξείδιο του άνθρακα που απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα) και να αυξήσουν την παραγωγή ενέργειας. Το εμπνευσμένο από το ηλιοτρόπιο pattern ελαχιστοποιεί τη σκίαση στους ηλιοστάτες, που μπλοκάρει τους γειτονικούς καθρέφτες.
Οι ερευνητές δημοσίευσαν τα αποτελέσματά τους στο περιοδικό Solar Energy και πρόσφατα κατέθεσαν αίτηση για την κατοχύρωση του διπλώματος ευρεσιτεχνίας.
Λύνοντας το πρόβλημα της σκίασης
Στα υπόλοιπα συστήματα CSP, οι καθρέφτες συγκέντρωσης της ηλιακής ενέργειας είναι τοποθετημένοι γύρω από τον κεντρικό πύργο σε ομόκεντρους κύκλους. Η απόσταση μεταξύ των κατόπτρων είναι παρόμοια με τα καθίσματα σε μια κινηματογραφική αίθουσα. Ωστόσο, αυτό το μοντέλο δημιουργεί σκιάσεις που μειώνουν την αντανάκλαση του φωτός από τους καθρέφτες προς τον πύργο ηλιακής ενέργειας.
Η ομάδα του MIT προσπάθησε να βελτιστοποιήσει το σχέδιο για την αύξηση της συνολικής απόδοσης του συστήματος. Ο Alexander Mitsos, Επίκουρος Καθηγητής Μηχανολόγων Μηχανικών στο ΜΙΤ, ήταν ο συνδετικός κρίκος μεταξύ της ομάδας του ΜΙΤ και του τμήματος RWTH Aachen University της Γερμανίας. Προηγουμένως, ήταν επικεφαλής της Junior ερευνητικής ομάδας του AICES (Advanced Study in Computational Engineering Science) στο RWTH Aachen. Για την ανάπτυξη της τεχνολογίας εκτός από τον Corey Noone συνεργάστηκε με το Manuel Torrilhon του RWTH Aachen.
Στο εργαστήριο του Ελληνα καθηγητή αναπτύχθηκε ένα υπολογιστικό μοντέλο για την αξιολόγηση της αποτελεσματικότητας της διάταξης των ηλιοστατών. Το μοντέλο διαιρεί κάθε κάτοπτρο σε διακριτά τμήματα και υπολογίζει την ποσότητα του φωτός η οποία αντιστοιχεί σε κάθε ενότητα σε μια δεδομένη στιγμή. Οι ερευνητές εξέτασαν στη συνέχεια το μοντέλο σε ένα υπάρχουν εργοστάσιο CSP. Η ομάδα διαπίστωσε ότι στο εργοστάσιο CSP διαπιστώνεται το φαινόμενο της σκίασης που μπλοκάρει τη μέγιστη συγκέντρωση ηλιακής ενέργειας, παρά την κλιμακωτή διάταξη των κατόπτρων του.
Με έμπνευση το ηλιοτρόπιο
Η ομάδα αναζήτησε την έμπνευση στη φύση- συγκεκριμένα στο ηλιοτρόπιο. Τα ανθύλλια του ηλιοτρόπιου ακολουθούν ένα σπειροειδές μοτίβο, που είναι γνωστό ως σπείρα Fermat, η οποία εμφανίζεται σε πολλά φυσικά αντικείμενα και συναρπάζει εδώ και χρόνια τους μαθηματικούς: Οι αρχαίοι Έλληνες το εφάρμοζαν και στην κατασκευή κτιρίων ή άλλων αρχιτεκτονικών δομών. Οι μαθηματικοί έχουν διαπιστώσει ότι κάθε ανθύλλιο του ηλιοτροπίου είναι τοποθετημένο σε μια «χρυσή γωνία» -περίπου 137 μοιρών- σε σχέση με τα γειτονικά του.
Οι ερευνητές τοποθέτησαν τους ηλιοστάτες ώστε να μοιάζουν με ένα ηλιοτρόπιο και τα κάτοπτρα να βρίσκονται μεταξύ τους σε κλίση περίπου 137 μοιρών. Η βελτιστοποιημένη διάταξη καταλαμβάνει 20% λιγότερο χώρο από την κλασική διάταξη. Επιπλέον, το σπειροειδές σχέδιο μείωσε τη σκίαση που δημιουργείτο και αύξησε στη συνολική απόδοση ενέργειας. Ο Frank Burkholder, μηχανικός στο Εθνικό Εργαστήριο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας -ο οποίος δε συμμετείχε στη μελέτη- λέει ότι στις ακριβές εκτάσεις ανάπτυξης ηλιοστατών, το μοντέλο του κ. Mitsos μπορεί εν δυνάμει να παράγει την ίδια ετήσια ενέργεια, χρησιμοποιώντας σημαντικά μικρότερες εκτάσεις. «Επειδή οι ηλιοστάτες είναι δαπανηροί, η απόσταση μεταξύ τους και σε σχέση με τον πύργο είναι σημαντικός παράγοντας. Αν δε δοθεί προσοχή στη διάταξή τους, η σκίαση μπορεί να μειώσει σημαντικά το ποσό ενέργειας που παράγεται».
Η δημοσίευση του ΜΙΤ http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038092X11004373
Το βιογραφικό του prof. Alexander Mitsos
http://meche.mit.edu/documents/mitsos_CV.pdf
http://web.mit.edu/mitsos/www/
Οπως εξηγεί ο καθ. Α. Μητσός: «H δημιουργία συστημάτων CSP (Concentrated Solar Power - Συγκεντρωμένης Hλιακής Eνέργειας) απαιτεί τεράστιες εκτάσεις. Προκειμένου να περάσουμε σε
ΑΠΕ, ακόμα και σε ποσοστό 10%, πρέπει να τις αξιοποιήσουμε στο έπακρο».
Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι αλλάζοντας τη διάταξη των κατόπτρων ή ηλιοστατών, χρησιμοποιώντας ως μοντέλο τη σπειροειδή μορφή του ηλιοτροπίου, μπορούν να μειώσουν κατά 20% το ενεργειακό αποτύπωμά τους (το διοξείδιο του άνθρακα που απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα) και να αυξήσουν την παραγωγή ενέργειας. Το εμπνευσμένο από το ηλιοτρόπιο pattern ελαχιστοποιεί τη σκίαση στους ηλιοστάτες, που μπλοκάρει τους γειτονικούς καθρέφτες.
Οι ερευνητές δημοσίευσαν τα αποτελέσματά τους στο περιοδικό Solar Energy και πρόσφατα κατέθεσαν αίτηση για την κατοχύρωση του διπλώματος ευρεσιτεχνίας.
Λύνοντας το πρόβλημα της σκίασης
Στα υπόλοιπα συστήματα CSP, οι καθρέφτες συγκέντρωσης της ηλιακής ενέργειας είναι τοποθετημένοι γύρω από τον κεντρικό πύργο σε ομόκεντρους κύκλους. Η απόσταση μεταξύ των κατόπτρων είναι παρόμοια με τα καθίσματα σε μια κινηματογραφική αίθουσα. Ωστόσο, αυτό το μοντέλο δημιουργεί σκιάσεις που μειώνουν την αντανάκλαση του φωτός από τους καθρέφτες προς τον πύργο ηλιακής ενέργειας.
Η ομάδα του MIT προσπάθησε να βελτιστοποιήσει το σχέδιο για την αύξηση της συνολικής απόδοσης του συστήματος. Ο Alexander Mitsos, Επίκουρος Καθηγητής Μηχανολόγων Μηχανικών στο ΜΙΤ, ήταν ο συνδετικός κρίκος μεταξύ της ομάδας του ΜΙΤ και του τμήματος RWTH Aachen University της Γερμανίας. Προηγουμένως, ήταν επικεφαλής της Junior ερευνητικής ομάδας του AICES (Advanced Study in Computational Engineering Science) στο RWTH Aachen. Για την ανάπτυξη της τεχνολογίας εκτός από τον Corey Noone συνεργάστηκε με το Manuel Torrilhon του RWTH Aachen.
Στο εργαστήριο του Ελληνα καθηγητή αναπτύχθηκε ένα υπολογιστικό μοντέλο για την αξιολόγηση της αποτελεσματικότητας της διάταξης των ηλιοστατών. Το μοντέλο διαιρεί κάθε κάτοπτρο σε διακριτά τμήματα και υπολογίζει την ποσότητα του φωτός η οποία αντιστοιχεί σε κάθε ενότητα σε μια δεδομένη στιγμή. Οι ερευνητές εξέτασαν στη συνέχεια το μοντέλο σε ένα υπάρχουν εργοστάσιο CSP. Η ομάδα διαπίστωσε ότι στο εργοστάσιο CSP διαπιστώνεται το φαινόμενο της σκίασης που μπλοκάρει τη μέγιστη συγκέντρωση ηλιακής ενέργειας, παρά την κλιμακωτή διάταξη των κατόπτρων του.
Με έμπνευση το ηλιοτρόπιο
Η ομάδα αναζήτησε την έμπνευση στη φύση- συγκεκριμένα στο ηλιοτρόπιο. Τα ανθύλλια του ηλιοτρόπιου ακολουθούν ένα σπειροειδές μοτίβο, που είναι γνωστό ως σπείρα Fermat, η οποία εμφανίζεται σε πολλά φυσικά αντικείμενα και συναρπάζει εδώ και χρόνια τους μαθηματικούς: Οι αρχαίοι Έλληνες το εφάρμοζαν και στην κατασκευή κτιρίων ή άλλων αρχιτεκτονικών δομών. Οι μαθηματικοί έχουν διαπιστώσει ότι κάθε ανθύλλιο του ηλιοτροπίου είναι τοποθετημένο σε μια «χρυσή γωνία» -περίπου 137 μοιρών- σε σχέση με τα γειτονικά του.
Οι ερευνητές τοποθέτησαν τους ηλιοστάτες ώστε να μοιάζουν με ένα ηλιοτρόπιο και τα κάτοπτρα να βρίσκονται μεταξύ τους σε κλίση περίπου 137 μοιρών. Η βελτιστοποιημένη διάταξη καταλαμβάνει 20% λιγότερο χώρο από την κλασική διάταξη. Επιπλέον, το σπειροειδές σχέδιο μείωσε τη σκίαση που δημιουργείτο και αύξησε στη συνολική απόδοση ενέργειας. Ο Frank Burkholder, μηχανικός στο Εθνικό Εργαστήριο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας -ο οποίος δε συμμετείχε στη μελέτη- λέει ότι στις ακριβές εκτάσεις ανάπτυξης ηλιοστατών, το μοντέλο του κ. Mitsos μπορεί εν δυνάμει να παράγει την ίδια ετήσια ενέργεια, χρησιμοποιώντας σημαντικά μικρότερες εκτάσεις. «Επειδή οι ηλιοστάτες είναι δαπανηροί, η απόσταση μεταξύ τους και σε σχέση με τον πύργο είναι σημαντικός παράγοντας. Αν δε δοθεί προσοχή στη διάταξή τους, η σκίαση μπορεί να μειώσει σημαντικά το ποσό ενέργειας που παράγεται».
Η δημοσίευση του ΜΙΤ http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038092X11004373
Το βιογραφικό του prof. Alexander Mitsos
http://meche.mit.edu/documents/mitsos_CV.pdf
http://web.mit.edu/mitsos/www/
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου
Το Loutraki One σέβεται όλες τις απόψεις, αλλά προτιμά τα Eλληνικά και όχι τα greeklish, το χιούμορ και όχι τις ύβρεις.
Επειδή το Loutraki One πιστεύει στη δύναμη του διαλόγου, αλλά όχι στην εμπαθή και στείρα αντιπαράθεση μόνο για το θεαθήναι, διατηρεί το δικαίωμά του να μην αναρτά σχόλια που είναι υπέρ το δέον υβριστικά ή άσχετα με το άρθρο, που αναφέρονται σε προσωπικά δεδομένα τoυ αρθρογράφoυ ή που δεν περιέχουν το e-mail του αποστολέα. Tο email των αποστολέων σχολίων δεν εμφανίζεται δημόσια.