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Refroidissement hors réseau bon marché
Une startup basée à Cambridge, MA, a développé un nouveau système de réfrigération à énergie solaire pour le stockage des aliments dans les villages indiens hors réseau. Systèmes d'alimentation Promethean La conception est un hybride de réfrigération conventionnelle à compresseur et de matériaux thermoélectriques-semi-conducteurs qui convertissent l'électricité en refroidissement et vice versa.
Rafraîchir au soleil : Une illustration conceptuelle d'un système de réfrigération à énergie solaire qui pourrait être utilisé dans des villages hors réseau en Inde. Promethean, basée à Cambridge, MA, prévoit de rendre le système efficace en combinant un refroidissement thermoélectrique et basé sur un compresseur.
Les unités de refroidissement seront moins chères que celles actuellement utilisées dans les villages indiens, dont la plupart sont hors réseau. Dans ces villages, les distributeurs et les transformateurs de produits alimentaires stockent les produits alimentaires crus dans des unités de refroidissement traditionnelles à compresseur qui fonctionnent sur des générateurs diesel. Ceux-ci coûtent environ 12 000 $, explique le cofondateur de l'entreprise, Sorin Grama. Et ce coût, dit Grama, n'inclut pas le coût croissant du diesel nécessaire pour faire fonctionner les unités. Au cours d'un mois passé en Inde il y a un an, Grama et son cofondateur, Sam White, ont identifié un créneau crucial. Les clients n'arrêtaient pas de demander un système de refroidissement à faible coût de maintenance et d'exploitation, dit White.
Grama dit que même en incluant les dépenses des panneaux photovoltaïques (PV), sa conception coûterait à peu près autant ou légèrement moins que les unités de réfrigération diesel. Plus important encore, il n'aurait aucun coût de carburant, et presque aucun coût d'entretien. Selon les calculs initiaux de l'entreprise, l'utilisation d'un compresseur combiné à des modules thermoélectriques utiliserait 20 % d'énergie en moins pour générer le même refroidissement qu'un compresseur seul.
La conception utilise des composants standard : des panneaux photovoltaïques en silicium, des modules thermoélectriques et une unité de réfrigération à compresseur. Le système de contrôle de l'entreprise ordonne aux deux composants de refroidissement de fonctionner ensemble afin qu'ils extraient autant de jus que possible des panneaux solaires, explique Grama. Tôt le matin et tard dans l'après-midi, lorsque la quantité de soleil est faible, les panneaux solaires ne génèrent pas assez d'énergie pour faire fonctionner le compresseur. Mais il y aura suffisamment d'énergie solaire pour faire fonctionner les modules thermoélectriques, ce qui générera du refroidissement jusqu'à ce que le compresseur démarre. Vers midi, lorsque les panneaux solaires fonctionnent à plein régime, les modules thermoélectriques utiliseront le jus supplémentaire dont le compresseur n'a pas besoin pour fournir un refroidissement supplémentaire.
Depuis sa création en 2007, Promethean a construit un refroidisseur de 60 litres à l'échelle du laboratoire. La semaine dernière, la société a obtenu un financement avec lequel elle prévoit de construire un prototype de 500 litres qu'elle espère tester en Inde en 2009.
L'entreprise avait caressé l'idée de n'utiliser que des modules thermoélectriques reliés à des panneaux photovoltaïques. Dans un module thermoélectrique, la tension appliquée aux bornes d'un matériau thermoélectrique pris en sandwich entre deux plaques en céramique rend un côté chaud et l'autre froid. Cependant, les thermoélectriques existants (qui sont utilisés dans les sièges d'auto à température contrôlée, les lasers et les glacières de pique-nique portables), généralement le bismuth ou le tellurure de plomb, ne sont pas assez efficaces pour les grands réfrigérateurs.
Gang Chen , professeur de génie mécanique au MIT, affirme que l'efficacité d'une unité de refroidissement dépend de sa taille. À mesure que vous réduisez la taille d'un réfrigérateur d'hôtel, le compresseur lui-même devient moins efficace, dit-il. Dans ces cas, le thermoélectrique devient de plus en plus attrayant. L'approche de Promethean consistant à combiner thermoélectriques et compresseurs semble être un argument logique pour augmenter l'efficacité du refroidissement dans les systèmes à l'échelle commerciale, dit Chen.
Le prototype de 60 litres de la société utilisait des modules de bismuth-tellurure de Marlow Industries, basée à Dallas. C'est le matériau de refroidissement le plus efficace connu à ce jour, déclare le professeur de physique du Boston College Zhifeng Ren . Mais il y a encore place à l'amélioration, et Grama dit que l'entreprise est à la recherche de nouveaux matériaux, peut-être plus efficaces.
La start-up pourrait avoir de la chance. De nombreux progrès dans les matériaux thermoélectriques sont sortis des laboratoires récemment. Chen du MIT, pour sa part, a augmenté l'efficacité du tellurure d'antimoine de bismuth de 40 % en utilisant des matériaux nanocristallins. Les chercheurs bricolent également le tellurure de plomb et commencent à utiliser des nanofils de silicium et des composites silicium-germanium. Chen et Ren ont fondé une société appelée Énergie GMZ , dont le siège est à Newton, MA, pour commercialiser leur matériau nanocomposite, et ils attendent des modules thermoélectriques commerciaux d'ici un an.