Солнечные тепловые электростанции заработают эффективнее с новой керамикой

Электричество, производимое с помощью солнечных батарей, занимает всего 2% от общего объема энергии на рынке США. Исследователи из Purdue University создали новый производственный процесс и материал, благодаря которым энергия солнца – в виде тепла – могла бы более эффективно продуцировать электричество, делая этот источник более конкурентоспособным по сравнению с традиционными.

Ученые утверждают, что солнечная энергия может перерабатываться не только панелями в частных домах, но и на специальных электростанциях, использующих линзы или зеркала, которые концентрируют свет на небольших областях, аккумулирующих тепло. Далее тепло передается расплавленной соли, транспортирующую ее в «рабочую» жидкость – двуокись углерода – которая расширяется и вращает турбину для выработки электричества.

Чтобы удешевить конечный продукт, турбина должна генерировать больше электроэнергии для неизменяемого количества поглощаемого тепла. Проблема в том, что теплообменники, которые переносят тепло из расплавленной соли в жидкость, в настоящее время изготовляются из сплавов на основе нержавеющей стали или никеля, которые слишком размягчаются под воздействием высокого давления и температуры.

Группа американских ученых взялась за разработку более прочного теплообменника, способного выдержать эти условия и не деформироваться. Они выявили, что перспективным является сплав металлического вольфрама и керамического карбида циркония, а созданный пробный образец из такого материала способен выдерживать нагревание до 3400 градусов по Цельсию, практически без потерь проводит тепло и не меняет форму под его воздействием.

Дальнейший анализ, проведенный исследователями Purdue, доказал, что производство таких теплообменников может быть более дешевым, чем нержавеющих или никелевых. Хотя новый керамический материал пока не используется в производстве, применение его для создания высокоэффективных теплообменных аппаратов и солнечных батарей, полагают ученые, весьма перспективно.

По словам руководителя проекта, в дальнейшем развитие этой технологии сделает возможным более масштабное проникновение возобновляемой солнечной энергии в электрическую сеть. Это означало бы минимизацию антропогенных выбросов углекислого газа от производства электричества. Заявка на патент уже подана. Министерство энергетики США согласилось финансировать проект.