19.05.2024

Устройство для улавливания солнечного света может генерировать температуру свыше 1000°C

Поглотитель солнечной энергии, в котором для улавливания тепла используется кварц, в ходе испытаний достигает температуры 1050°C и может предложить способ снизить уровень выбросов углекислого газа при производстве стали и цемента

Чэнь Ли

В экспериментах устройство для улавливания тепла достигло температуры 1050°C. Фото: Марк Булмер/Alamy

Инженеры разработали устройство, способное генерировать температуру свыше 1000°C (1832°F) за счет эффективного сбора энергии солнца. В перспективе оно может стать экологичной альтернативой сжиганию ископаемого топлива при производстве таких материалов, как сталь, стекло и цемент.

Производство этих материалов предполагает нагрев сырья до температуры выше 1000°C путем сжигания ископаемого топлива, что является чрезвычайно энергоемким процессом. «Около половины потребляемой людьми энергии на самом деле не преобразуется в электричество», - говорит Эмилиано Касати из Цюрихского технологического института в Швейцарии. «Она используется для производства большого количества материалов, которые необходимы нам в повседневной жизни и в промышленности».

Солнечные печи, использующие массив подвижных зеркал для фокусировки солнечного света на приемнике, который достигает высоких температур, можно было бы использовать на производственных площадках в качестве альтернативы сжиганию ископаемого топлива. Однако в настоящее время они неэффективны при преобразовании солнечной энергии в температуру выше 1000°C, говорит Касати.

Чтобы повысить эффективность таких устройств, Касати и его коллеги разработали теплоулавливающий солнечный приемник с 300-миллиметровым слоем кварца вокруг него.

Кварц - полупрозрачный материал, который пропускает через себя световую энергию, но блокирует тепловую. Это означает, что когда кремний нагревается от концентрированного солнечного света, кварц препятствует утечке тепловой энергии обратно, задерживая тепло и снижая потери энергии в системе.

Команда провела испытания модифицированного солнечного приемника в установке, имитирующей солнечный свет с помощью светодиодов. Первые эксперименты показали, что кремниевый абсорбер легко достигает температуры 1050°C.

Согласно моделям теплообмена, кремниевый экран может позволить приемникам достигать температуры до 1200°C, сохраняя в системе 70 процентов потребляемой энергии. Без кремниевого экрана эффективность использования энергии при той же температуре падает до 40 процентов.

Хотя это всего лишь экспериментальный образец устройства, Касати надеется, что однажды оно будет широко использоваться в качестве экологически чистого способа получения высоких температур, необходимых в производстве. «Нам действительно необходимо решить проблему снижения выбросов углекислого газа в этих отраслях, и это может стать одним из решений», - говорит он.

Источник: newscientist.com