Naukowiec, który zatrzymuje światło słoneczne, aby osiągnąć temperaturę prawie 2000 stopni Fahrenheita

Inżynierowie pracują nad nowym rozwiązaniem w zakresie czystej energii: ładowaniem kryształów energią słoneczną do temperatur dochodzących do 1000 stopni Celsjusza, co mogłoby uczynić je bardziej ekologiczną alternatywą dla procesów wysokoemisyjnych, podczas których wytapia się stal i gotuje cement.

Nowa technologia – opisana w badaniu sprawdzającym koncepcję opublikowany Dziś w urządzeniu – wykorzystuje właściwość kwarcu, który pozwala mu wychwytywać światło słoneczne. Mocując pręt z syntetycznego kwarcu do krzemowego dysku służącego do pochłaniania energii, zespół sprawdził, czy urządzenie może zatrzymywać ciepło. Wysadzili go energią odpowiadającą energii słonecznej pochodzącej ze 136 słońc; Temperatura pręta wzrosła do około 1112°F (600°C), lecz płyta absorbera osiągnęła temperaturę 1922°F (1050°C).

„Ludzie mają tendencję do myślenia o elektryczności jedynie jako o energii, ale w rzeczywistości około połowa energii jest wykorzystywana w postaci ciepła” – powiedział w czasopiśmie Cell Emiliano Casati, inżynier w ETH Zurich i korespondent z autorem badania. początek. „Aby zaradzić zmianom klimatycznym, musimy ogólnie zdekarbonizować energię”.

Do tej pory odbiorniki słoneczne – urządzenia skupiające ciepło z luster odbijających światło słoneczne – nie były w stanie efektywnie obsługiwać energii słonecznej w temperaturach powyżej 1000 stopni Celsjusza. Niektóre z najbardziej rozpowszechnionych procesów wymagających dużej emisji dwutlenku węgla, takie jak produkcja szkła, stali i cementu, wymagają temperatur przekraczających ten limit, co firmy osiągają poprzez spalanie paliw kopalnych. Sama produkcja cementu była odpowiedzialna za około 8 procent emisji dwutlenku węgla w 2023 r., Według CBS NewsZ badań wynika, że ​​topienie szkła odpowiada za około 95 milionów ton węgla wytwarzanego w wyniku działalności człowieka opublikowany Na początku tego roku w Journal of the American Ceramic Society.

Dodanie kwarcu do mieszanki produkcyjnej mogłoby umożliwić producentom osiągnięcie temperatur potrzebnych do pracy ze stalą, szkłem i cementem przy użyciu światła słonecznego, zamiast polegać wyłącznie na Procesy prowadzące do wzrostu temperatury naszej planety.

„Kwestia energetyczna jest kamieniem węgielnym przetrwania naszego społeczeństwa” – powiedział Casati. „Energia słoneczna jest łatwo dostępna, a technologia już istnieje. Aby naprawdę pobudzić wykorzystanie tej technologii w przemyśle, musimy wykazać wykonalność ekonomiczną i zalety tej technologii na dużą skalę”.

Oprócz testów eksperymentalnych badacze modelowali skuteczność układu i odkryli, że kwarc zwiększa wydajność odbiornika. W ich modelu niezabezpieczony odbiornik miał 40% skuteczność przy 2192 ° F (1200 ° C), ale był 70% skuteczny w tej samej temperaturze, gdy odbiornik był chroniony 11,8 cala (300 mm) kwarcu.

Zespół testuje obecnie inne materiały, w tym ciecze i gazy, które mogą działać jako pułapki cieplne. Dzięki swoim właściwościom zatrzymywania ciepła materiały te mogą zwiększyć skuteczność rozwiązań w zakresie energii odnawialnej, które wciąż mają przed sobą długą drogę, jeśli mają zastąpić długoterminowy priorytet paliw kopalnych.

więcej: Teksańczycy głosują za miliardami dolarów w paliwach kopalnych, wykluczając jako opcję odnawialne źródła energii