Die Technologie könnte dazu beitragen, den Energieerzeugungsprozess allgemein zu dekarbonisieren.
Ingenieure arbeiten an einer neuen Lösung für saubere Energie: Sie laden Kristalle mit Sonnenenergie auf Temperaturen von 1.000 Grad Celsius auf und stellen damit möglicherweise einen umweltfreundlicheren Ersatz für die kohlenstoffintensiven Prozesse beim Schmelzen von Stahl und Brennen von Zement dar.
Die neue Technologie – beschrieben in einer Proof-of-Concept-Studie veröffentlicht today in Device – nutzt eine Eigenschaft von Quarz, die es ermöglicht, Sonnenlicht einzufangen. Das Team befestigte einen Stab aus synthetischem Quarz an einer zur Energieabsorption verwendeten Siliziumscheibe und testete das Team, ob das Gerät Wärme speichern kann. Sie beschossen es mit einer Energie, die dem Sonnenlicht von 136 Sonnen en entspricht. Der Stab erwärmte sich auf etwa 600 Grad C , die Absorberplatte erreichte jedoch eine Temperatur von 1050 Grad C .
„Die Leute neigen dazu, Elektrizität nur als Energie zu betrachten, aber tatsächlich wird etwa die Hälfte der Energie in Form von Wärme genutzt“, sagte Emiliano Casati, Ingenieur an der ETH Zürich und korrespondierender Autor der Studie, in einer Zelle. freigeben„Um den Klimawandel zu bekämpfen, müssen wir die Energieversorgung generell dekarbonisieren.“
Bisher konnten Solarreceiver – Geräte, die die Wärme von Spiegeln konzentrieren, die das Sonnenlicht reflektieren – Solarenergie bei Temperaturen über 1.000 Grad Celsius nicht effizient verarbeiten. Einige der am weitesten verbreiteten kohlenstoffintensivsten Prozesse, wie die Glas-, Stahl- und Zementherstellung, erfordern Temperaturen an und über dieser Grenze, was die Unternehmen durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe erreichen. Allein die Zementherstellung war im Jahr 2023 für etwa 8 Prozent der CO2-Emissionen verantwortlich. laut CBS News, und das Glasschmelzen ist laut Forschung für etwa 95 Millionen Tonnen anthropogenen Kohlenstoffs verantwortlich. veröffentlicht Anfang dieses Jahres im Journal der American Ceramic Society.
Die Zugabe von Quarz in den Fertigungsmix könnte es den Herstellern ermöglichen, die für die Verarbeitung von Stahl, Glas und Zement erforderlichen Temperaturen mithilfe von Sonnenlicht zu erreichen, anstatt sich ausschließlich auf Prozesse, die unseren Planeten erwärmen.
„Die Energiefrage ist ein Eckpfeiler für das Überleben unserer Gesellschaft“, sagte Casati. „Solarenergie ist leicht verfügbar und die Technologie ist bereits vorhanden. Um die Industrie wirklich zu motivieren, sie zu übernehmen, müssen wir die wirtschaftliche Machbarkeit und die Vorteile dieser Technologie im großen Maßstab nachweisen.“
Neben ihren experimentellen Tests modellierten die Forscher die Wirksamkeit des Aufbaus und stellten fest, dass Quarz die Effizienz des Empfängers steigert. In ihrem Modell war ein ungeschirmter Empfänger bei einer Temperatur von 1.200 °C (2.192 °F) zu 40 % effizient, bei der gleichen Temperatur war er jedoch zu 70 % effizient, wenn der Empfänger mit 300 Millimeter Quarz abgeschirmt war.
Das Team testet derzeit andere Materialien, darunter Flüssigkeiten und Gase, die als Wärmefallen fungieren können. Durch ihre Fähigkeit, Wärme zu speichern, könnten diese Materialien die Wirksamkeit von Lösungen für erneuerbare Energien steigern, die noch einen langen Weg vor sich haben, wenn sie jemals die langjährige Vorherrschaft fossiler Brennstoffe ablösen wollen.
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