Un nou compost calent com lava podria revolucionar l’abast de l’energia solar

$config[ads_kvadrat] not found

La energia solar puede acabar con la pobreza extrema en 2030 | José Galíndez | TEDxUDeusto

La energia solar puede acabar con la pobreza extrema en 2030 | José Galíndez | TEDxUDeusto
Anonim

Un equip liderat per la Universitat de Purdue va donar a conèixer un nou compost solar que podria millorar significativament les centrals solars concentrades tant en eficiència com en costos, segons un nou estudi publicat a Naturalesa la setmana passada. Aquesta col·laboració entre Georgia Institute of Technology, University of Wisconsin-Madison i Oak Ridge National Laboratory espera incrementar l'ús actual de l'energia solar als EUA, que es manté en menys del 2 per cent de la nostra generació d'electricitat. Però el nou material de l’equip pot revolucionar la indústria d’energia solar concentrada.

"Crec que estem molt propers", explica el professor de Purdue, Kenneth Sandhage Invers.

El compost, fabricat amb carbur de zirconi amic i tungstè, es troba sota una categoria de materials anomenats "cermets", coneguts per la seva capacitat de suportar altes temperatures i pressions. Popularitzada després de la Segona Guerra Mundial per al seu ús en motors a reacció, la Força Aèria dels Estats Units (els que van encunyar el terme) "cermets" s'han convertit en un avantatge per als avions i els coets espacials. I substitucions de maluc.

L'equip de Purdue va prendre nota de les qualitats de cermet i va trobar un nou entorn d'alta temperatura per provar-ho: centrals concentrades.

En contraposició a una típica granja solar fotovoltaica amb panells inactius instal·lats a les granges o teulades, les centrals solars concentrades són bàsicament la versió a gran escala i ben intencionada de formigues cremants sota una lupa. Aquestes plantes utilitzen miralls o lents per concentrar l'energia del sol. En lloc de formigues morts, es transfereix la calor a les sals foses. Les plaques d’acer inoxidable o aliatges de níquel s’utilitzen per transferir la calor de les sals a un fluid que s’expandeix per girar una turbina, que finalment us proporciona electricitat. Purdue va utilitzar el CO2 supercrític com el fluid en qüestió, és a dir, CO2 a temperatures i pressions tan elevades que existeix entre un líquid o un gas.

Aquesta tècnica de recollir la calor del sol fa que les centrals de concentració arribin calenta. El material de les plaques utilitzades per transferir la calor és un coll d'ampolla en el sistema: les actuals aliatges basades en acer inoxidable o al níquel aconsegueixen una capacitat aproximada de 550 graus centígrads abans de suavitzar-se, amb menys de 100 graus més calenta que el planeta més calent del nostre sistema solar.

Després de proves mecàniques al Laboratori Nacional Oak Ridge, l'equip va descobrir que el nou material compost ens fa anar fins i tot més calents, a uns 750 graus centígrads, que es troba al costat fresc de la lava. El cermet de Purdue també és de dues a tres vegades més conductor que l’actual estàndard de la indústria.

A més d’aconseguir nivells de calor escalfadors, aquesta diferència de temperatura permet a una planta augmentar la seva conversió de calor a electricitat més del 20 per cent. Escalat, la nova eficiència de la composició ceràmica-metall seria més barata que els materials actuals i podria reduir dràsticament les emissions de diòxid de carboni.

Impressionant com poden ser els metalls ceràmics, l'equip es va enfrontar primer a problemes de corrosió, ja que el CO2 supercrític oxidaria les plaques, reduint la seva productivitat. A partir dels conceptes fonamentals de la química, es va descobrir que afegir una capa de coure a la superfície de les plaques cermet i afegir 50 parts per milió de monòxid de carboni al CO2 supercrític mitiga el problema. L’equip ha presentat una patent per al nou material.

A partir de 2018, les centrals solars concentrades produeixen al voltant de 1.400 MW d’energia per als EUA per any. Tot i que actualment és més barat recol·lectar la llum del sol utilitzant fotovoltaica tradicional, les bateries per emmagatzemar-les són cares: realment és més barat emmagatzemar calor, tal com es fa a través de l'energia solar concentrada. Amb aquest nou material compost, el cost de la recollida de calor cau. Combinat amb la capacitat d’ajudar a salvar la bretxa d’energia presentada per la solar durant la nit, això fa que la concentració solar sigui molt més competitiva.

"Crec que és un moment emocionant estar en enginyeria de materials", comenta Sandhage. "Hi ha problemes molt greus als quals ens enfrontem, però es tracta de fer el treball dur de l'enginyeria per aportar el material adequat, dissenyar-lo bé i mantenir els problemes. Estem entusiasmats amb el paper que podem jugar ".

$config[ads_kvadrat] not found