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Comment construire un générateur solaire
La demande d'énergie solaire augmente rapidement (voir Nouvelles technologies solaires alimentées par des marchés chauds ). Mais construire et déployer de grands panneaux photovoltaïques pour produire de l'électricité reste coûteux. Aujourd'hui, deux groupes du MIT travaillent sur des approches alternatives à l'électricité solaire qui pourraient réduire considérablement les coûts - et mettre la capacité de récolter l'électricité du soleil entre les mains des villageois des pays pauvres et des bricoleurs.
Un ensemble de prototypes de concentrateurs solaires installés au Lesotho. (Avec l'aimable autorisation d'Amy Mueller.)
Lors d'un passage dans le Corps de la paix au Lesotho en Afrique australe, Matthew Orosz, un étudiant diplômé du MIT conseillé par Harold Hemond, professeur de génie civil et environnemental, a appris que les bacs paraboliques réfléchissants peuvent cuire du pain. Maintenant, il prévoit d'utiliser ces mêmes engins pour amener de l'électricité dans des régions d'Afrique cuites au soleil mais affamées d'électricité. Ses générateurs solaires, bricolés à partir de pièces automobiles et de fournitures de plomberie, peuvent facilement être construits dans une arrière-cour.
La conception de base du système de générateur solaire d'Orosz est simple : une auge parabolique (occupant 15 mètres carrés dans ce cas) concentre la lumière sur un tuyau contenant de l'huile de moteur. L'huile circule dans un échangeur de chaleur, transformant un réfrigérant en vapeur, qui entraîne une turbine qui, à son tour, entraîne un générateur.
Le réfrigérant est ensuite refroidi en deux étapes. La première étape récupère la chaleur pour produire de l'eau chaude ou, dans une conception, pour alimenter un refroidisseur à absorption, comme les réfrigérateurs au propane dans les véhicules récréatifs. La chaleur produite par l'énergie solaire remplacerait ou augmenterait la flamme de propane utilisée dans ces appareils. La deuxième étape refroidit davantage le réfrigérant, ce qui améliore l'efficacité du système, explique Orosz. Cette étape utilisera probablement de l'eau souterraine froide pompée vers la surface en utilisant l'énergie du générateur. L'eau peut ensuite être stockée dans un réservoir d'eau potable.
La conception utilise des pièces et des outils facilement disponibles. Par exemple, la pompe d'alimentation et la turbine à vapeur sont en fait des pompes de direction assistée utilisées dans les voitures et les camions. Pour produire de l'électricité, l'équipe utilise un alternateur, qui n'est pas aussi efficace qu'un générateur ordinaire, mais qui est déjà conçu pour charger une batterie, ce qui réduit une partie de la complexité du système. Et, comme les pompes de direction assistée, les alternateurs, y compris les moins chers reconditionnés, sont faciles à trouver.
En conséquence, le système complet pour générer un kilowatt d'électricité et 10 kilowatts de chaleur, y compris une batterie pour stocker l'énergie produite, peut être construit pour quelques milliers de dollars, dit Orosz, ce qui représente moins de la moitié du coût d'un kilowatt. de panneaux photovoltaïques.
Vous ne pouvez pas vous permettre quelque chose qui est conçu pour l'énergie solaire. Vous devez acheter quelque chose qui est produit en série pour autre chose - de cette façon, le coût est raisonnable, explique Duane Johnson, propriétaire de Red Rock Energy, à White Bear Lake, MN, qui a développé et vend des milliers de produits solaires à LED bon marché. dispositifs de suivi qu'Orosz utilise pour orienter les concentrateurs solaires. La plupart des appareils sont utilisés pour positionner des panneaux photovoltaïques, dit-il, mais certaines personnes les utilisent avec de vieilles antennes paraboliques pour concentrer la chaleur et produire de la vapeur. Les ventes de ses appareils ont augmenté de 25 % par an, un taux similaire à celui de l'industrie solaire photovoltaïque.
Les pièces automobiles réutilisées ne sont pas la seule solution. Amy Sun, une étudiante diplômée du Media Lab du MIT, a conçu un système peu coûteux qui utilise la chaleur d'un concentrateur solaire pour entraîner un type de turbine breveté à l'origine par Nicola Tesla. Plutôt que de fabriquer des turbines à pales complexes et difficiles à fabriquer, Sun s'est tourné vers la turbine Tesla, qui consiste en des disques plats plus simples empilés comme des disques sur un arbre central. Les disques sont soigneusement espacés pour permettre à la vapeur de s'écouler entre eux. Au fur et à mesure que la vapeur s'écoule, la friction entre la vapeur et la surface des disques les fait tourner. Une fois que j'ai un arbre de rotation, je peux le coupler à presque n'importe quoi - une pompe à air, un compresseur, un ventilateur, un mélangeur, une meuleuse, une machine à coudre, un compresseur de réfrigération et, pour alimenter ces très rares choses qui sont vraiment de nature électrique, un Générateur. Elle calcule que ce système, qui, selon elle, est assez simple à fabriquer pour un enfant de huit ans, peut produire de l'électricité à bon marché.
Bien entendu, l'économie globale de ces systèmes de générateurs solaires dépend de leur durée de vie et de la maintenance qu'ils nécessiteront. La durée de vie du système d'Orosz pourrait être assez bonne, car il utilise des pièces conçues pour un service robuste dans les véhicules. Il fonctionne également à des températures relativement basses qui, en plus de le rendre plus sûr et plus facile à utiliser, ne mettra pas à rude épreuve les limites de performance de la plomberie utilisée.
Ayant déjà construit un prototype fonctionnel, la prochaine étape d'Orosz, qu'il espère accomplir à partir de septembre prochain au Lesotho, consiste à optimiser la fabrication et à mettre en place un système de financement, grâce à une récente subvention de 100 000 $ de la Banque mondiale, pour rendre le système abordable pour les villageois qui utiliserait probablement la génératrice dans un centre communautaire et comme station de recharge de batteries.
Bien que leur système ait été conçu à l'origine pour le Lesotho, Orosz et ses collègues pensent qu'il pourrait plaire aux amateurs d'ailleurs. Les bricoleurs pourraient le construire eux-mêmes. Cela ne fait aucun doute, déclare Amy Mueller, une étudiante diplômée du MIT qui a joué un rôle de premier plan dans le projet d'Orosz. Le père de Matt en a un que nous avons construit pour chauffer son jacuzzi.