El reflector catenario solar - 💡 Fix My Ideas

El reflector catenario solar

El reflector catenario solar


Autor: Ethan Holmes, 2019

Cómo simular una parábola: una cocina de reflector catenario solar (SCR) de patio trasero construida en 20 minutos con chapa de acero y madera.

Puede dividir la mayoría de las investigaciones sobre energía solar en dos campos: aumentar la eficiencia o reducir los costos. Hace unos años, cuando decidí hacer una investigación solar de aficionados por mi cuenta, elegí la ruta "barata".

Tuve la idea de usar espejos con una curva catenaria para concentrar la luz solar. La catenaria, descrita por y = cosh x, es la curva en la que las cuerdas u otros materiales flexibles naturalmente se encuentran entre dos soportes. Esta curva se confundió con la parábola (y = x2) hasta que los matemáticos del siglo XVII aclararon la diferencia.

Las parábolas se usan a menudo para concentradores ya que enfocan rayos paralelos en un punto. Razoné que si pudiera encontrar parámetros bajo los cuales las catenarias y parábolas sean similares, podría hacer un reflector de catenaria solar (SCR) que concentraría efectivamente la luz solar.

La ventaja del SCR es que se autoforma. Las formas parabólicas sólidas no ocurren naturalmente, y necesitas hacerlas rígidas y fuertes para mantener su forma contra el viento, la nieve y otras fuerzas destructivas al aire libre.

Y la SCR es rápida y económica de construir, y no requiere herramientas ni conocimientos especiales. Simplemente cuelgue un poco de material flexible, reflectante y lo tendrá. En última instancia, los SCR podrían ser más duraderos que los reflectores parabólicos rígidos debido a su capacidad similar al Zen para desviarse con el viento, en lugar de luchar contra él.

Para determinar cuándo una catenaria se reflejará como una parábola, modelé matemáticamente el problema en una computadora. Como era de esperar, encontré una relación de aspecto donde un reflector catenario casi coincide con un espejo parabólico en la concentración de luz: de 1 a 4 de ancho, para un reflector simétrico.

En otras palabras, deje que el material cuelgue ¼ de la distancia entre los postes. Siguiendo esta fórmula, un par de adolescentes construyeron una cocina SCR efectiva con herramientas manuales en 20 minutos, bajo mi guía.

Sorprendentemente, resulta que un reflector catenario asimétrico adecuadamente proporcionado (ACR), donde un soporte es más alto que el otro, hará un buen trabajo al concentrar la luz que no es exactamente perpendicular al eje de la curva. Esto significa que dentro de ciertos límites, un ACR puede concentrar la luz mientras el sol viaja a través del cielo.

Los ACR grandes y económicos son prometedores como una forma de obtener más provecho de los paneles fotovoltaicos más pequeños y preciosos. Actualmente estoy investigando este emparejamiento, y quiero explorar si tales diseños son mejores que las parábolas para enfocar la luz difusa: el talón de Aquiles de los concentradores parabólicos. Para mantener el programa dentro de mi presupuesto de ciencias de la cocina, estoy trabajando con miniaturas. En mis primeros experimentos, duplicé la salida de mi celda fotovoltaica.

Le invitamos a unirse a mí en esta investigación de base. Envíeme un correo electrónico a [correo electrónico protegido].



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