Forscher des MIT und Deutschlands haben einen Weg vorgeschlagen, konzentrierte Solarstromanlagen auf der Grundlage überraschender Hinweise, die die Natur selbst hinterlassen hat, praktikabler zu machen.
Anfang 2012 kündigten Forscher am MIT ein Design an, das dies ermöglichen könnte konzentrierte Solarstromanlagen machbarer und nützlicher. Die Nutzung dieser mehrfach gespiegelten Solarstromerzeugungsanlagen wurde durch die großen Flächen, die sie benötigen, behindert. Aber die Auszahlung könnte auch groß sein, wenn wir sie richtig machen können. Befürworter schlagen vor, dass konzentrierte Solarkraftwerke bis 2050 bis zu einem Viertel der Weltenergie liefern könnten. Um die Effizienz zu verbessern, schlug eine von Alexander Mitsos geleitete Gruppe am MIT vor, die Spiegel in einem Design anzuordnen, das auf der exquisiten Geometrie von a basiert Sonnenblumenblüten.
PS10 Solar Power Tower in der Nähe von Sevilla, Spanien
So weit, so gut, aber das Design hat seine Mängel. Das Hauptproblem bei dieser Art von Pflanze ist, wie die maximale Menge des reflektierten Sonnenlichts auf das Reservoir gelenkt werden kann. Ein Problem ist, dass Sie die Menge des reflektierten Lichts minimieren möchten, das einfach auf die Rückseite eines benachbarten Spiegelgeräts trifft, anstatt zum Turm zu gelangen. Es liegt auf der Hand, jeden einzelnen Spiegel in größerem Abstand voneinander aufzustellen. Je weiter die Spiegel vom Turm entfernt sind, desto weiter entfernt sind sie. Dies führt dazu, dass weniger Energie den Turm erreicht, da eine beträchtliche Menge der reflektierten Strahlen einfach in der Luft absorbiert wird. Sie möchten also die Spiegel so nahe wie möglich am Turm anordnen, ohne dass sie sich gegenseitig behindern.
Die Natur hat längst ein ähnliches Rätsel für einen ihrer ursprünglichen Sonnenfänger, die Sonnenblume, gelöst. Die Blümchen einer Sonnenblume, die winzigen Pedale im inneren Teil der Blume, sind in Kurven angeordnet, die als Fermat-Spirale bekannt sind. Die Abstände dieser Blütchen richten sich nach dem goldenen Schnitt und gewährleisten so nicht nur ihre ästhetische Schönheit, sondern auch, dass die Blütchen niemals direkt hintereinander gefunden werden.
Current Panel Array vs. the Sunflower Design, mit freundlicher Genehmigung des MIT
Das Team von Alexander Mitsos möchte das gleiche Design auf die Spiegel anwenden, die die Solartürme umgeben. In seinem kürzlich erschienenen Artikel in der Zeitschrift veröffentlicht Solarenergie, Mitsos zeigt, dass die Umsetzung des Sonnenblumendesigns den Wirkungsgrad nur um bescheidene 0,36% erhöht, aber die für die Anlage benötigte Fläche drastisch um 15,8% reduziert. Dies ist das Genie der Verwendung von Fermats Spirale in einem Entwurf für einen Solarturm mit konzentrierter Energie, wie dem PS10-Turm in der Nähe von Sevilla. Die Spiegel können dicht beieinander platziert werden, ohne sich gegenseitig zu blockieren!
Fazit: Alexander Mitsos und sein Team am MIT haben in Zusammenarbeit mit der RWTH Aachen ein neues Design für geschaffen Konzentrierte solarenergie Spiegelarrays, basierend auf der Geometrie der Blütchen einer Sonnenblume. Die Wissenschaftler untersuchten ein bestehendes Solarkraftwerk - den PS10-Turm in der Nähe von Sevilla, Spanien - und sagten, dass das neue Layout den Wirkungsgrad der Anlage geringfügig steigern und gleichzeitig die für die Spiegelanordnung benötigte Fläche drastisch reduzieren würde.