Tag: Fraunhofer ISE

  • Šilumos siurblys sename name: gali būti hitas, bet viena klaida užprogramuoja sąskaitas

    Brangstant iškastiniam kurui, griežtėjant taršos reikalavimams ir augant norui turėti patogų, beveik nereikalaujantį priežiūros šildymą, šilumos siurbliai tapo vienu dažniausiai svarstomų sprendimų ir senesniuose namuose. Vis dėlto būtent čia kyla daugiausia abejonių: ar įrenginys „patemps“ su senais radiatoriais ir ar elektra netaps nauju finansiniu galvos skausmu.

    Praktika ir tyrimai rodo, kad svarbiausias veiksnys nėra pastato amžius. Kur kas daugiau lemia realus pastato šilumos poreikis, reikiama šildymo sistemos paduodamo vandens temperatūra, taip pat tai, ar siurblys teisingai parinktas ir kokybiškai sumontuotas.

    Ką iš tiesų rodo tyrimai

    Viena dažniausiai kartojamų klaidingų nuostatų – esą šilumos siurblys tinka tik naujiems arba kapitaliai atnaujintiems namams. Fraunhofer ISE instituto analizuoti duomenys iš senesnių pastatų parodė, kad įrenginiai gali veikti efektyviai ir esamame fonde, jei sistema pritaikyta pastato poreikiams.

    Tokiuose vertinimuose dažnai remiamasi sezoniniu efektyvumo rodikliu, kai skaičiuojama, kiek šilumos gaunama iš vieno elektros vieneto per visą šildymo sezoną. Paprastai tariant, kuo žemesnės temperatūros vandens reikia namui šildyti, tuo lengviau šilumos siurbliui dirbti ir tuo mažesnės sąnaudos.

    Radiatoriai sename name – ne nuosprendis

    Dar vienas mitas – kad įsirengus šilumos siurblį privaloma ardyti grindis ir montuoti grindinį šildymą. Realybėje daugelis senų radiatorių sistemų gali veikti ir toliau, jeigu radiatoriai pakankamo dydžio, o namas nereikalauja itin aukštos paduodamo vandens temperatūros.

    Jei keliuose kambariuose šilumos pritrūksta, dažnai nebūtina keisti visos sistemos. Užtenka pakeisti konkretų radiatorių didesnio ploto modeliu arba įrengti sprendimą, kuris efektyviau atiduoda šilumą esant žemesnei vandens temperatūrai.

    Rinkoje daugėja ir aukštesnės temperatūros šilumos siurblių, kurie gali paruošti karštesnį vandenį. Tačiau kuo aukštesnė paduodamo vandens temperatūra, tuo dažniau didėja elektros sąnaudos, todėl ekonomiškiausia strategija paprastai yra siekti kuo žemesnės temperatūros, kuri dar užtikrina komfortą.

    Didžiausia klaida – parinkti galią „iš akies“

    Prieš perkant įrangą svarbiausia tiksliai įvertinti pastato šilumos nuostolius. Inžinerinėje praktikoje tai dažniausiai pradedama nuo energinio audito arba bent jau skaičiuojamojo šilumos poreikio įvertinimo, nes nuo to priklauso ir siurblio galia, ir jo darbo režimai.

    Per didelės galios įrenginys gali dažniau įsijungti ir išsijungti, o tai ilgainiui blogina darbo sąlygas ir didina nusidėvėjimą. Per mažos galios siurblys per šalčius gali nepadengti poreikio, todėl daugiau dirbs elektrinis tenas ar kitas atsarginis šaltinis, o tada sąskaitos šokteli.

    Jeigu namas prastai apšiltintas, šilumos siurblys vis tiek gali veikti, bet mokėti teks daugiau, nes didelės šilumos netektys niekur nedingsta. Dažniausiai didžiausi nuostoliai patiriami per stogą ar perdangą, taip pat per nesandarius langus ir duris, todėl net dalinė termomodernizacija gali reikšmingai sumažinti reikalingą galią ir sąnaudas.

    Sudėtingesniais atvejais, pavyzdžiui, kai pastato negalima lengvai apšiltinti ar jis turi kitų ribojimų, praktikuojami hibridiniai sprendimai. Tuomet šilumos siurblys didžiąją sezono dalį dirba kaip pagrindinis šaltinis, o prie didžiausių šalčių įsijungia esamas katilas ar kitas rezervinis šildymas, kad nereikėtų pirkti itin galingo siurblio.

    Galutinis atsakymas, ar šilumos siurblys sename name bus hitas, priklauso ne nuo statybos metų, o nuo skaičiavimų, sistemos temperatūrų ir montavimo kokybės. Būtent čia slypi riba tarp patogaus šildymo ir sąskaitų, kurios gali nemaloniai nustebinti.

  • Keistos „BMW“ ir Clemson studentų elektromobilis kraunasi pats: per dieną pagamina daugiau energijos nei sunaudoja

    Keistos „BMW“ ir Clemson studentų elektromobilis kraunasi pats: per dieną pagamina daugiau energijos nei sunaudoja

    JAV Clemson universiteto studentai, bendradarbiaudami su „BMW“, sukūrė saulės energija varomą elektromobilio prototipą, kuris per įprastą miesto dieną gali pagaminti daugiau elektros, nei jos sunaudoja. Projektas gimė universiteto programoje Deep Orange, kur magistrantai kartu su pramonės partneriais kuria pilnai veikiančius bandomuosius automobilius.

    Prototipas pavadintas Deep Orange 17, o „BMW“ jį įvardija Luminetta vardu. Nors išvaizda daugeliui primena netradicinės formos, tarsi iš kartono padarytą objektą, pagrindinis dėmesys čia skiriamas ne dizainui, o energijos efektyvumui ir integruotai saulės technologijai.

    Saulės elementai visame kėbule

    Automobilio išorę dengia daugiau nei 1 700 fotovoltinių elementų, integruotų į kėbulo paviršių. Idėja paprasta: energija renkama ne tik stovint, bet ir važiuojant ar stovint spūstyje, todėl sistema išnaudoja kuo daugiau realių kasdienio naudojimo situacijų.

    Saulės moduliai kurti kartu su Fraunhofer institute for solar energy systems ISE, o oranžinė danga yra apsauginė plėvelė, skirta ilgaamžiškumui ir atsparumui aplinkos poveikiui. Kūrėjai pabrėžia, kad technologija suprojektuota taip, kad generuotų energiją ir esant daliniam pavėsiui.

    Lengvas kėbulas ir griežtas taupymas

    Vienas svarbiausių sprendimų buvo svoris: prototipas sveria apie 550 kilogramų. Tai pasiekta derinant plieną keleivių kapsulėje, aliuminį, anglies pluoštą bei 3D spausdintus metalinius sujungimus, kurie leidžia sutaupyti masės neprarandant konstrukcinio standumo.

    Efektyvumą didina ir programiniai sprendimai: optimizuotas sukimo momento paskirstymas, pavaros valdymas bei regeneracinis stabdymas. Tokia visuma leidžia sumažinti energijos sąnaudas ir išnaudoti kiekvieną papildomai sugeneruotą vatvalandę.

    Kiek realiai „uždirba“ energijos?

    Kūrėjai skaičiavimuose rėmėsi kasdieniu maždaug 19 kilometrų važiavimu mieste. Esant tokiam scenarijui, saulės moduliai gali atkurti apie 50 kilometrų nuvažiuojamo atstumo ekvivalentą, tad vidutiniškai į bateriją grąžinama daugiau nei dvigubai tiek energijos, kiek jos sunaudojama kelionei.

    Automobilio salonas asketiškas, tačiau yra baziniai sprendimai, reikalingi realiam naudojimui, įskaitant „Apple CarPlay“ ir skaitmeninius prietaisus. Vis dėlto projekto tikslas nėra sukurti komforto etaloną, o parodyti, kiek daug gali duoti aerodinamika, svorio mažinimas ir saulės integracija.

    „Tai buvo nepaprastai sudėtingas projektas: reikėjo ne tik sukurti veikiantį energiją generuojantį prototipą, bet ir parodyti, kaip automobilis, integruodamas saulės technologiją, gali tapti vis labiau nepriklausomas nuo įkrovimo infrastruktūros“, – sakė projekto komandos narys Harsh Manghnani.

    Ekspertai pabrėžia, kad masinėje gamyboje tokio masto saulės integracija kol kas išlieka ribota dėl kainos, kėbulo formų, saugumo reikalavimų ir realių generacijos kiekių. Tačiau tokie prototipai padeda išgryninti sprendimus, kurie vėliau gali atkeliauti į serijinius automobilius kaip saulės stogo moduliai, efektyvesnės energijos valdymo sistemos ar lengvesnės konstrukcijos.

  • Vokietijos mokslininkų proveržis: „Drugelio sparnų“ mikrostruktūra saulės moduliams išlaiko 95 proc. šviesos

    Vokietijos mokslininkų proveržis: „Drugelio sparnų“ mikrostruktūra saulės moduliams išlaiko 95 proc. šviesos

    Vokietijos Fraunhoferio Saulės energijos sistemų instituto ISE tyrėjai pristatė sprendimą, kuris gali pakeisti požiūrį į saulės modulių dizainą: spalvotos ir raštuotos plėvelės leidžia moduliams vizualiai susilieti su pastatų fasadais, bet beveik neprarasti našumo. Pagrindinis pažadas – iki 95 proc. į modulį patenkančios šviesos vis dar pasiekia saulės elementus.

    Iki šiol bandymai „pagyvinti“ fotovoltinius modulius dažniausiai reiškė kompromisą: kuo daugiau spalvos, tuo daugiau šviesos užblokuojama, o elektros gamyba krenta. Dėl to saulės elektrinės miestų centruose, istoriniuose kvartaluose ar reprezentaciniuose pastatuose neretai susiduria su estetika ir paveldosauga susijusiais ribojimais.

    Naujoji technologija remiasi ne įprastais pigmentais, o šviesą „valdantiems“ mikroreljefams būdingu principu, vadinamu struktūrine spalva. Kitaip tariant, spalvos įspūdis sukuriamas geometrija, o ne dažais, todėl galima atspindėti tik labai siaurą šviesos spektro dalį ir didžiąją dalį spinduliuotės praleisti toliau į elementus.

    Kaip sukuriamas raštas be pigmentų

    Fraunhofer ISE sprendime naudojamos specialios plėvelės, kurios gali būti integruojamos į modulio konstrukciją kaip kapsuliavimo sluoksnis arba galinis sluoksnis. Raštai ir spalviniai efektai formuojami preciziškai apdorojant paviršių lazeriais ir kompiuteriniu projektavimu, taip sukuriant itin smulkius, akiai „spalvą“ imituojančius paviršiaus elementus.

    Institutas skelbia, kad nepriklausomi matavimai parodė: tokie raštuoti moduliai gali išlaikyti iki 95 proc. našumo, palyginti su standartiniais juodais moduliais. Kai kurių sprendimų atveju minimas iki 94 proc. našumas, jei raštas dengia visą paviršių ir yra vizualiai intensyvesnis.

    Praktiškai tai reikštų, kad moduliai galėtų atrodyti kaip fasado apdaila, stogo danga ar architektūrinis akcentas, o ne kaip tamsūs vienodi skydai. Tokia kryptis ypač aktuali tankiai užstatytuose miestuose, kur didelė dalis potencialo slypi būtent ant fasadų, o ne tik ant stogų.

    Įkvėpimas iš drugelio sparnų

    Tyrėjai aiškina, kad idėja siejasi su morpho drugeliu, garsėjančiu ryškiai mėlynais sparnais. Šią spalvą sukuria ne pigmentas, o mikroskopinės trimatės struktūros, kurios selektyviai atspindi labai siaurą bangos ilgių ruožą, o kitas bangas praleidžia arba nukreipia taip, kad akiai susidaro intensyvios spalvos įspūdis.

    Fraunhofer ISE nurodo, kad panašus principas perkeltas į fotovoltinių modulių stiklą: taikant vakuuminį procesą sukuriama mikrostruktūra galinėje dengiamojo stiklo pusėje. Taip modulis gali „rodyti“ norimą atspalvį ar raštą, tačiau saulės elementai vis tiek gauna didžiąją dalį šviesos, reikalingos elektros gamybai.

    Ekspertų akimis, tokie sprendimai gali tapti svarbiu postūmiu pastatų integruotai fotovoltikai, kai energijos gamyba planuojama kartu su architektūra. Tai taip pat gali sumažinti konfliktus tarp atsinaujinančios energetikos plėtros ir estetinių reikalavimų, nes vizualiai saulės moduliai nebeatrodytų kaip svetimkūnis.