Учени постигат чрез соларна енергия температури над 1000°C
• ВЕИ енергетикa • Иновации • Сп. Енерджи ревю - брой 4, 2024 • 31.07.2024

Изследователи от Швейцария искат да заменят изгаряните при производството на стомана и цимент изкопаеми горива с топлина от слънцето. В рамките на проучване за доказване на концепцията учените използват синтетичен кварц, за да уловят соларната енергия при температури над 1000°C, като по този начин демонстрират потенциалната роля на метода в осигуряването на чиста енергия за индустриални сектори с високи въглеродни емисии.
ПОДОБНИ СТАТИИ
Как се получава водород от соларна енергия и селскостопански отпадъци
Разпределителни и стрингови кутии за PV инсталации
Системи за резервно захранване в производството
Може ли вулканичната пепел да е ключът към устойчивото съхранение на зелена енергия
Потенциалът на зеления водород
Системи за мониторинг на инсталации за възобновяема енергия
Мисия на Caltech демонстрира потенциала на космическата соларна енергия
“За да се преборим с климатичните промени, трябва да декарбонизираме енергията като цяло. Хората често са склонни да мислят само за електроенергията, но всъщност около половината от използваната енергия е под формата на топлина”, казва съавторът в проучването Емилиано Касати от Федералния технологичен институт в Цюрих, Щвейцария (ETH Zurich).
Стъклото, стоманата, циментът и керамиката са в основата на съвременната цивилизация, тъй като са необходими за всичко – от конструирането на автомобилни двигатели до строителството на небостъргачи. Производството на тези материали обаче изисква температури над 1000°C, поради което се разчита в огромна степен на изгарянето на изкопаеми горива за получаването на топлина. Тези сектори отговарят за около 25% от глобалното енергопотребление. Изследователите проучват алтернативи за чиста енергия, използвайки соларни приемници, които концентрират и генерират топлина с помощта на хиляди проследяващи слънцето огледала. Тази технология обаче се характеризира с трудности при ефективния пренос на соларна енергия над 1000°C.
Ефектът на топлинния капан
За да подобри ефективността на соларните приемници, Касати залага на полупрозрачни материали, като кварц, които могат да улавят слънчевата светлина. Екипът създава улавящо топлината устройство като закрепя прът от синтетичен кварц към непрозрачен силициев диск. При излагане на устройството на енергиен поток, еквивалентен на светлината от 136 слънца, поглъщащата топлина пластина достига температура от 1050°C, докато температурата в другия край на кварцовия прът остава 600°C.
“Предходни проучвания успяват да демонстрират ефекта на топлинния капан само до 170°C. Нашето проучване показа, че технологията работи не само при ниски температури, но и доста над 1000°C. Това е от съществено значение, за да покажем потенциала за действително приложение в индустрията”, обяснява Касати.
Използвайки модел на топлопренос, екипът симулира ефективността на кварца за улавянето на топлина при различни условия. Моделът показва, че топлинното улавяне постига целевата температура при по-ниски концентрации със същата ефективност, или при по висока топлинна ефективност за същата концентрация.
В момента Касати и колегите му оптимизират ефекта на топлинния капан и проучват нови приложения на метода. Досега проучването им е обещаващо. Изследвайки други материали, като различни течности и газове, те успяват да достигнат още по-високи температури. Екипът отбелязва също, че способността на тези полупрозрачни материали да поглъщат светлина или лъчение не се ограничава само до слънчевата радиация.