Een wetenschapper die zonlicht vasthoudt om een ​​temperatuur van bijna 2000 graden Fahrenheit te bereiken

Ingenieurs werken aan een nieuwe oplossing voor schone energie: het opladen van de kristallen met zonne-energie tot temperaturen tot 1.000 graden Celsius, waardoor ze een groener alternatief kunnen worden voor de koolstofintensieve processen waarbij staal wordt gesmolten en cement wordt gekookt.

Nieuwe technologie – beschreven in een proof-of-concept-studie gepubliceerd Tegenwoordig maakt het apparaat gebruik van de eigenschap van kwarts, waardoor het zonlicht kan vasthouden. Door een synthetische kwartsstaaf aan een siliciumschijf te bevestigen die wordt gebruikt om energie te absorberen, testte het team of het apparaat warmte kon vasthouden. Ze beschoten het met het energie-equivalent van zonlicht van 136 zonnen; De temperatuur van de staaf steeg tot ongeveer 1112°F (600°C), maar de absorberplaat bereikte een temperatuur van 1922°F (1050°C).

“Mensen hebben de neiging om elektriciteit alleen als energie te beschouwen, maar in werkelijkheid wordt ongeveer de helft van de energie gebruikt in de vorm van warmte”, zegt Emiliano Casati, een ingenieur bij ETH Zürich en corresponderend auteur van het onderzoek, in het tijdschrift Cell. launch. “Om de klimaatverandering aan te pakken, moeten we de energie in het algemeen koolstofvrij maken.”

Tot nu toe zijn zonne-ontvangers – apparaten die warmte concentreren van spiegels die zonlicht reflecteren – niet in staat geweest om efficiënt om te gaan met zonne-energie bij temperaturen boven 1.832 graden Fahrenheit (1.000 graden Celsius). Sommige van de meest voorkomende koolstofintensieve processen, zoals de productie van glas, staal en cement, vereisen temperaturen die deze limiet overschrijden, wat bedrijven bereiken door fossiele brandstoffen te verbranden. Alleen al de cementproductie was in 2023 verantwoordelijk voor ongeveer 8 procent van de CO2-uitstoot. Volgens CBS NieuwsSmeltend glas is volgens het onderzoek verantwoordelijk voor ongeveer 95 miljoen ton koolstof die door menselijke activiteit wordt geproduceerd gepubliceerd Eerder dit jaar in het Journal of the American Ceramic Society.

Door kwarts aan de productiemix toe te voegen, kunnen fabrikanten de temperaturen bereiken die nodig zijn om met staal, glas en cement te werken met behulp van zonlicht, in plaats van uitsluitend te vertrouwen op Processen die leiden tot een stijging van de temperatuur op onze planeet.

“Het energievraagstuk is de hoeksteen van het voortbestaan ​​van onze samenleving”, zei Casati. “Zonne-energie is direct beschikbaar en de technologie bestaat al. Om de acceptatie door de industrie echt te stimuleren, moeten we de economische haalbaarheid en voordelen van deze technologie op grote schaal aantonen.”

Naast hun experimentele tests modelleerden de onderzoekers de effectiviteit van de opstelling en ontdekten ze dat kwarts de efficiëntie van de ontvanger verbetert. In hun model was de onbeschermde ontvanger 40% efficiënt bij 2192 ° F (1200 ° C), maar 70% efficiënt bij dezelfde temperatuur wanneer de ontvanger werd beschermd met 11,8 inch (300 mm) kwarts.

Het team test nu andere materialen, waaronder vloeistoffen en gassen, die als hittevangers kunnen fungeren. Door hun vermogen om warmte vast te houden kunnen deze materialen de effectiviteit vergroten van duurzame energieoplossingen, die nog een lange weg te gaan hebben als ze de al lang bestaande prioriteit van fossiele brandstoffen willen vervangen.

meer: Texanen stemmen voor miljarden dollars aan fossiele brandstoffen en sluiten hernieuwbare energiebronnen als optie uit