Нова енергийна възможност за тежката индустрия: С процес на слънчево топлинно улавяне може да се генерират температури над 1000°C

Много индустрии като производството на стомана, алуминий и цимент например изискват високотоплинни процеси, които днес могат да бъдат постигнати в търговската мрежа само с използване на изкопаеми горива.

Експерът Пейдж Бенет от EcoWatch описва нов процес, използващ улавяне на слънчева топлина за достигане на температури от малко над 1000°C. Това е достатъчно висока горещина за топене на метали. Учените са използвали полупрозрачни материали, включително синтетичен кварц, за да уловят слънчевата светлина, която нагрява диск от силициев карбид. Предишни изследвания са успели да демонстрират ефекта на „термичен капан“ само до 170°C. Новото устройство все още е на етап доказване на концепцията и се провеждат повече изследвания с тестване на различни материали. Но вече се мисли за мащабиране и търговска употреба на новата технология.

Какво е „улавяне на слънчева топлина“?

Промишлени процеси като топене на метали или производство на цимент могат да бъдат въглеродно-интензивни, тъй като обикновено разчитат на изкопаеми горива, за да генерират достатъчно енергия за производство на високи температури. Но изследователите са намерили начин да използват улавянето на слънчева топлина, вместо изкопаеми горива, за намаляване на емисиите от някои индустриални процеси.

„За да се справим с изменението на климата, трябва да декарбонизираме енергията като цяло“, каза съответният автор Емилиано Казати от ETH Zurich, Швейцария, цитирана от Science Daily. „Хората са склонни да мислят само за електричеството като за енергия, но всъщност около половината от енергията се използва под формата на топлина.“

Учените са използвали полупрозрачни материали, включително синтетичен кварц, за да уловят слънчевата светлина с ефект на термично улавяне. Екипът свърза синтетичен кварцов прът, частично облицован с платина, към непрозрачен диск от силициев карбид, който ще абсорбира слънчевата светлина. Отделно единия край на кварцовия прът се излага на концентрирана слънчева радиация.

1050 градуса по Целзий

След излагане на единия край на пръта на концентрираната слънчева радиация, дискът от силициев карбид достигна 1050 градуса по Целзий, достатъчно горещ за топене на метал или създаване на цимент, наред с други индустриални процеси. Докато този край достига над 1000 градуса по Целзий, другият край на кварцовия прът остава при температура от 600 градуса по Целзий. Изследователите публикуваха своите открития в списание Device.

Термичното улавяне не е нова концепция, но обикновено се счита за жизнеспособно само при по-ниски температури, допълва и изданието Clean Technica. Резултатите от новото проучване разкриват потенциала на устройствата за улавяне на слънчева енергия да генерират достатъчно топлина, за да захранват дори някои от най-въглеродно-интензивните индустриални процеси.

„Предишни изследвания успяха да демонстрират ефекта на термично улавяне само до 170°C (338°F)“, каза Касати в изявление. „Нашето изследване показа, че улавянето на слънчева топлина работи не само при ниски температури, но и доста над 1000°C. Това е от решаващо значение, за да покаже потенциала му за индустриални приложения в реалния свят.“

Топлината представлява около половината от крайните енергийни нужди

Както се съобщава в проучването, производството на топлина съставлява около половината от крайното потребление на енергия, като 25% от общата консумация се използва за промишлени процеси. По-голямата част от това потребление на енергия за промишлени процеси разчита на енергия именно от изкопаеми горива. Използвайки обаче технология за улавяне на слънчева топлина за генериране на високи температури, индустриите биха могли да намалят своите вредни емисии.

„Енергийният въпрос е крайъгълен камък за оцеляването на нашето общество“, каза Касати. „Слънчевата енергия е лесно достъпна и технологията вече е тук. За да мотивираме наистина приемането на индустрията, трябва да демонстрираме икономическата жизнеспособност и предимствата на тази технология в мащаб.“

Устройството за улавяне на слънчева енергия в момента е само доказателство за концепцията и все още не е готово за мащабиране. Екипът ще продължи своите изследвания, за да направи своето устройство по-ефективно, включително чрез тестване на различни материали, които могат да абсорбират слънчевата радиация и да генерират по-високи температури. Учените също така отбелязаха, че са необходими допълнителни тестове за различни покрития или нанесени върху отделни повърхности, за да се намалят отраженията.