IBM欲將超級計(jì)算機(jī)制冷系統(tǒng)應(yīng)用于太陽能發(fā)電和制水
2013-04-26 10:22:08 本站原創(chuàng)太陽能可以提供潔凈豐富的電力資源，但實(shí)際上太陽光的用處遠(yuǎn)不止這些，除了發(fā)電之外，我們也知道太陽能可以處理并產(chǎn)生飲用水，那么這兩者為什么不能合并為 一個(gè)系統(tǒng)呢?IBM及其開發(fā)者就希望采用經(jīng)濟(jì)的方案，使用其超級計(jì)算機(jī)中的制冷技術(shù)打造一種名為HCPVT(High Concentration Photovoltaic Thermal，高強(qiáng)度光電熱)的系統(tǒng)，在更高效獲得太陽能的同時(shí)生產(chǎn)潔凈水。
目前的原型設(shè)備組成包括了一個(gè)由諸多鏡面組成的大型拋物面圓盤，連接到太陽追蹤系統(tǒng)之上。大部分照到拋物面圓盤上的陽光經(jīng)反射匯聚到上百個(gè)三叉光電芯片上，這些芯片都置于微通道液體制冷接收器上。每顆芯片的尺寸為1×1cm，平均每天接受8小時(shí)光照可產(chǎn)生200~250W的電力，效率約30%。
上面所說的和電力輸出與太陽能系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)是類似的，但制冷系統(tǒng)的加入則令HCPVT系統(tǒng)與眾不同了。IBM將在如Aquasar和SuperMUC等超級計(jì)算機(jī)中開發(fā)應(yīng)用的制冷技術(shù)，配合太陽能光電板，打造了這樣一個(gè)系統(tǒng)，可不間斷地通過微架構(gòu)層在離每顆芯片僅幾微米處抽送水。
IBM表示，這種冷卻系統(tǒng)相較空氣冷缺法效率高出10倍，能夠?yàn)?a href="http://www.xebio.com.cn/semi" target="_blank" class="keylink">芯片維持一個(gè)穩(wěn)定的溫度。這套散熱系統(tǒng)可讓芯片在太陽光2000倍的強(qiáng)度下持續(xù)工作，且IBM還說實(shí)際能夠提高安全溫度至5000倍的強(qiáng)度。
在IBM的超級計(jì)算機(jī)中，由冷卻液吸收的熱用于物理外層掩蔽系統(tǒng)本身，但HCPVT系統(tǒng)的開發(fā)人員有不一樣的思路，加熱后的水可以輸送到脫鹽系統(tǒng)中，這套系統(tǒng)能對水進(jìn)行凈化處理。研究人員預(yù)計(jì)每天每平米接收區(qū)域可產(chǎn)生30~40公升的潔凈水。另外，科學(xué)家還想到可以將這些加熱后的水導(dǎo)入到吸附式制冷機(jī)中，用于周圍空氣的處理。
將電力和熱能收集單元防止在同一個(gè)裝置中，研發(fā)團(tuán)隊(duì)預(yù)計(jì)HCPVT系統(tǒng)能夠?qū)@取到80%的太陽能轉(zhuǎn)化為有用資源。另一方面HCPVT系統(tǒng)的優(yōu)勢還在于成本相較其他太陽能系統(tǒng)更低，效率卻可以更高。這套系統(tǒng)主要由輕質(zhì)混凝土和金屬箔制成，而其他系統(tǒng)主要是由昂貴的玻璃和鋼鐵打造的，所以系統(tǒng)的裝配和維護(hù)成本更低，未來的普及會更迅速。
研究團(tuán)隊(duì)宣稱，此設(shè)計(jì)每平米采光面積成本少于250美元，產(chǎn)生能量每kWh成本就少于0.10美元。當(dāng)前HCPVT系統(tǒng)的原型設(shè)備正在蘇黎世的IBM研究實(shí)驗(yàn)室做測試，其他的原型設(shè)備則計(jì)劃未來在瑞士的Biasca和Rüschlikon做測試。研究人員同時(shí)希望未來能造出更大版本的系統(tǒng)。
IBM研究院、Airlight Energy、蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院(ETH Zurich)等組織的科學(xué)家在獲得瑞士科學(xué)創(chuàng)新委員會(Swiss Commission for Technology and Innovation)的240萬美元撥款后已經(jīng)開始進(jìn)行項(xiàng)目合作了。
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