İsviçre’deki araştırmacılar, çeliği eritmek ve çimentoyu pişirmek için fosil yakıt yakmak yerine güneşten gelen ısıyı kullanmak istiyor.
Science Daily’nin aktarımına göre, Device dergisinde yayınlanan çalışma, güneş enerjisini 1.000°C’nin (1.832°F) üzerindeki sıcaklıklarda yakalamak için sentetik kuvars kullanıyor ve yöntemin karbon yoğun endüstriler için temiz enerji sağlamadaki potansiyel rolünü ortaya koyuyor.
Cam, çelik, çimento ve seramik, her şeyin inşası için gerekli olurken, bu malzemelerin üretimi 1.000°C’nin üzerinde sıcaklıklar gerektirir ve ısı için büyük ölçüde fosil yakıtların yakılmasına dayanır. Bu endüstriler küresel enerji tüketiminin yaklaşık yüzde 25’ini oluşturuyor. Araştırmacılar, binlerce güneşi takip eden aynayla ısıyı yoğunlaştıran ve üreten güneş alıcılarını kullanarak temiz enerji alternatifi keşfettiler. Ancak bu teknoloji, güneş enerjisini 1000°C’nin üzerinde verimli bir şekilde aktarma konusunda zorluklar yaşıyor.
Araştırmacılar, güneş alıcılarının verimliliğini artırmak için güneş ışığını yakalayabilen kuvars gibi yarı saydam malzemelere yöneldi; bu olaya termal tuzak etkisi adı verildi. Ekip, enerji emici olarak opak bir silikon diske sentetik bir kuvars çubuk bağlayarak bir termal yakalama cihazı hazırladı. Cihazı 136 güneşten gelen ışığa eşdeğer bir enerji akışına maruz bıraktıklarında, emici plaka 1.050°C’ye (1.922°F) ulaşırken, kuvars çubuğun diğer ucu 600°C’de (1.112°F) kaldı.
ETH Zürih’ten çalışmanın yazarı Emiliano Casati, “Önceki araştırmalar yalnızca 170°C’ye (338°F) kadar termal tuzak etkisini göstermeyi başarmıştı. Araştırmamız, güneş enerjisiyle termal yakalamanın yalnızca düşük sıcaklıklarda değil, aynı zamanda 1.000°C’nin oldukça üzerinde de işe yaradığını gösterdi. Bu, onun gerçek dünyadaki endüstriyel uygulamalardaki potansiyelini göstermek açısından çok önemli.” dedi.
Ekip, bir ısı transferi modeli kullanarak kuvarsın farklı koşullar altında termal yakalama verimliliğini de simüle etti. Model, termal yakalamanın aynı performansla daha düşük konsantrasyonlarda veya eşit konsantrasyon için daha yüksek termal verimlilikte hedef sıcaklığa ulaştığını gösterdi. Örneğin, son teknoloji ürünü (korumalı) bir alıcı, 1.200°C’de, 500 güneş konsantrasyonunda yüzde 40 verime sahiptir. 300 mm kuvarsla korunan alıcı, aynı sıcaklık ve konsantrasyonda yüzde 70 verim elde ediyor. Korumasız alıcı, karşılaştırılabilir performans için en az 1000 güneş konsantrasyonu gerektirir.
Casati ve ekibi şimdi termal yakalama etkisini optimize ediyor ve yöntemin yeni uygulamalarını araştırıyor.
