Новая технология плавит сталь и бетон, используя только солнечную энергию
Удивительным образом отказавшись от ископаемого топлива, исследователи разработали метод теплового картирования для достижения температуры свыше 1800°F (1000 градусов Цельсия) с помощью солнечной энергии - это значительный скачок на пути к экологически чистым энергетическим решениям для тяжелой промышленности, такой как производство стали и цемента.
Обычно зависящие от углеродоемкого ископаемого топлива, эти отрасли могут претерпеть изменения, поскольку солнечная технология обещает устойчивую альтернативу для высокотемпературных процессов, необходимых для современной цивилизации.
Поднимая солнечную энергию на новую высоту
Концепция, подробно изложенная в недавнем исследовании группы специалистов из Швейцарии, основана на использовании синтетического кварца для эффективной ловушки солнечной энергии при экстремально высоких температурах.
В этом инновационном подходе используется полупрозрачный кварцевый стержень в паре с непрозрачным кремниевым диском, который служит в качестве поглотителя энергии.
При облучении интенсивным светом, эквивалентным свету 136 солнц, установка не только достигла, но и поддерживала удивительную температуру в 1 922°F (1 050°C) на пластине поглотителя, в то время как противоположный конец кварцевого стержня оставался значительно холоднее - 1 112°F (600°C).
Эта поразительная разница температур подчеркивает эффективность и потенциал эффекта тепловой ловушки в практическом применении.
Потенциальная игра
Эмилиано Касати из ETH Zurich, автор-корреспондент исследования, объясняет, что значение этой технологии выходит за рамки впечатляющих температурных достижений.
Предыдущие попытки использовать солнечную тепловую энергию были неэффективны, особенно при температурах, необходимых для промышленного применения.
«Предыдущим исследованиям удалось продемонстрировать эффект тепловой ловушки только при температуре до 170°C (338°F)», - отмечает Касати. «Наше исследование показало, что солнечная тепловая ловушка работает не только при низких температурах, но и гораздо выше 1 000°C (1 800°F). Это очень важно для демонстрации его потенциала в реальных промышленных приложениях».
Дальнейшее моделирование, проведенное командой, показало, что тепловая ловушка может достигать этих целевых температур при более низких концентрациях с той же производительностью или с более высокой тепловой эффективностью при равной концентрации.
Например, обычный неэкранированный приемник, который обычно имеет эффективность 40% при температуре 2 192°F (1 200°C) при концентрации 500 солнечных лучей, заметно превосходит приемник, экранированный 300 мм кварцем, который достигает эффективности 70% при тех же условиях.
Технология солнечной энергии и устойчивое развитие
Проведя фундаментальные исследования, Касати и его команда сосредоточились на совершенствовании технологии и изучении новых областей применения.
Проводимые ими эксперименты с различными материалами, такими как различные жидкости и газы, уже продемонстрировали возможность достижения еще более высоких температур.
Такая универсальность подчеркивает потенциал полупрозрачных материалов в поглощении не только солнечной радиации, но и других видов света и излучения.
Привлечение правительств и общественности
Повышение осведомленности общественности и просвещение заинтересованных сторон в отрасли о технологии солнечной тепловой энергии имеет решающее значение для ее широкого внедрения. Образовательные инициативы играют важную роль в этой работе.
Программы, направленные на информирование общественности о преимуществах технологии солнечной тепловой энергии, помогут развенчать науку и подчеркнуть ее потенциал для сокращения выбросов углекислого газа и повышения энергоэффективности.
Практикумы, семинары и онлайн-курсы - эффективные способы распространения знаний о том, как работают солнечные тепловые системы и каковы их экологические и экономические преимущества.
Общественные программы также способствуют продвижению решений в области устойчивой энергетики. Эти программы могут включать в себя местные проекты по солнечной энергетике, в рамках которых сообщества объединяются для установки и обслуживания солнечных тепловых систем.
Такие инициативы не только обеспечивают чистую энергию, но и способствуют развитию чувства коллективной ответственности и расширению возможностей. Они могут включать демонстрации, практические семинары и информационные сессии, которые иллюстрируют практическое применение солнечной тепловой технологии.
