Bilim insanları fosil yakıt yerine güneş enerjisi ile 1.000°C'nin üzerinde ısı üretiyor.

İsviçre'deki araştırmacılar çelik eritmek ve çimento pişirmek için fosil yakıtları yakmak yerine güneşten gelen ısıyı kullanmak istiyor. Device dergisinde 15 Mayıs'ta yayınlanan kavram kanıtlama çalışması, güneş enerjisini 1.000°C'nin (1.832°F) üzerindeki sıcaklıklarda hapsetmek için sentetik kuvars kullanıyor ve yöntemin karbon yoğun endüstriler için temiz enerji sağlamadaki potansiyel rolünü gösteriyor.

ETH Zürih, İsviçre'den sorumlu yazar Emiliano Casati, “İklim değişikliğiyle mücadele etmek için genel olarak enerjiyi karbonsuzlaştırmamız gerekiyor” diyor. “İnsanlar enerji olarak sadece elektriği düşünme eğilimindedir, ancak aslında enerjinin yaklaşık yarısı ısı şeklinde kullanılmaktadır.”

Cam, çelik, çimento ve seramik modern uygarlığın tam kalbinde yer alır ve araba motorlarından gökdelenlere kadar her şeyin inşası için gereklidir. Ancak bu malzemelerin üretimi 1.000°C'nin üzerinde sıcaklıklar gerektirmekte ve ısı için büyük ölçüde fosil yakıtların yakılmasına dayanmaktadır.

Bu endüstriler küresel enerji tüketiminin yaklaşık %25'ini oluşturmaktadır. Araştırmacılar, binlerce güneş takip aynasıyla ısıyı yoğunlaştıran ve inşa eden güneş alıcılarını kullanarak temiz enerji alternatifini araştırdılar. Ancak bu teknoloji güneş enerjisini 1.000°C'nin üzerine verimli bir şekilde aktarmakta zorlanmaktadır.

Casati, güneş alıcılarının verimliliğini artırmak için, termal tuzak etkisi olarak adlandırılan bir fenomen olan güneş ışığını hapsedebilen kuvars gibi yarı saydam malzemelere yöneldi. Ekip, enerji emici olarak opak bir silikon diske sentetik bir kuvars çubuk ekleyerek termal hapsedici bir cihaz 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.

Casati, “Önceki araştırmalar termal tuzak etkisini yalnızca 170°C'ye (338°F) kadar göstermeyi başarmıştı” diyor. “Araştırmamız, güneş ısısı tuzağının sadece düşük sıcaklıklarda değil, 1.000°C'nin çok üzerinde de çalıştığını gösterdi. Bu, gerçek dünyadaki endüstriyel uygulamalar için potansiyelini göstermek açısından çok önemlidir.”

Ekip ayrıca bir ısı transfer modeli kullanarak farklı koşullar altında kuvarsın termal hapsetme verimliliğini simüle etti. Model, termal hapsetmenin aynı performansla daha düşük konsantrasyonlarda veya eşit konsantrasyon için daha yüksek termal verimlilikte hedef sıcaklığa ulaştığını gösterdi. Örneğin, son teknoloji ürünü (korumasız) bir alıcı, 1.200°C'de 500 güneş konsantrasyonuyla %40 verimliliğe sahiptir.

Aynı sıcaklık ve konsantrasyonda 300 mm kuartz ile korumalı alıcı %70 verimliliğe ulaşır. Korumasız alıcı, karşılaştırılabilir performans için en az 1.000 güneş konsantrasyonu gerektirir.

Casati ve meslektaşları şimdi termal hapsetme etkisini optimize ediyor ve yöntem için yeni uygulamaları araştırıyor. Şimdiye kadar yaptıkları araştırmalar umut verici oldu. Farklı sıvılar ve gazlar gibi diğer malzemeleri keşfederek daha da yüksek sıcaklıklara ulaşabildiler. Ekip ayrıca, bu yarı saydam malzemelerin ışığı veya radyasyonu emme kabiliyetinin güneş radyasyonu ile sınırlı olmadığını belirtti.

Casati, “Enerji sorunu toplumumuzun hayatta kalması için bir mihenk taşıdır” diyor. “Güneş enerjisi kolaylıkla elde edilebilir ve teknoloji zaten burada. Endüstrinin benimsemesini gerçekten motive etmek için, bu teknolojinin ekonomik uygulanabilirliğini ve avantajlarını geniş ölçekte göstermemiz gerekiyor.”

Kaynak: https://techxplore.com/news/2024-05-scientists-generate-1000c-solar-power.html