Главная » Хабрахабр » Новый материал поможет сделать тепловые солнечные энергостанции более эффективными

Новый материал поможет сделать тепловые солнечные энергостанции более эффективными


Испанская солнечная термальная энергостанция Gemasolar. Ее мощность позволяет обеспечивать электричеством 25 000 домохозяйств

Главное — технология получения электричества из этих источников. Солнце, ветер, вода — бесплатные и возобновляемые источники энергии. Эффективность и стоимость технологий, составляющих основу «зеленой» энергетики — характеристики, которые можно улучшать. Она должна быть эффективной и относительно недорогой.

Но «не фотоэлементами едиными» — есть и другая технология получения энергии из солнечных лучей. Если вспомнить фотоэлементы, используемые для получения электричества из энергии солнца, то их стоимость постепенно падает, а значит, себестоимость «солнечного электричества» снижается. Последняя превращается в расплав, начиная играть роль теплоносителя. Это тепловые солнечные энергостанции.
Они работают благодаря параболическим зеркалам, фокусирующим энергию Солнца в пучок, который затем направляется на резервуар с солью. Ну а пар вращает турбины, генерируя электрический ток. Теплоноситель отдает тепловую энергию воде, которая превращается в перегретый пар.

Кроме того, число регионов, где можно использовать такой способ получения энергии не слишком большое. Так вот, себестоимость электричества, производимых на тепловых солнечных энергостанциях выше, чем себестоимость энергии, которую получают при помощи фотоэлементов. Все это приводит к тому, что тепловые солнечные энергостанции не слишком распространены.

Правда, работа с ним требует температур порядка 1000К, что не всегда практически достижимо. Кстати, при определенных условиях вместо воды и пара можно использовать «сверхкритический газ» — диоксид углерода. Другие, что не плавятся, будут охотно вступать в реакцию с углекислым газом. Дело в том, что многие металлы плавятся при такой высокой температуре. Но цель привлекательна — дело в том, что при использовании диоксида углерода эффективность работы таких станций возрастает на 20%.

Это вольфрам и карбид циркония (химическое соединение металла циркония и углерода с формулой ZrC). Относительно недавно появилась информация о возможном использовании в «тепловой солнечной энергетике» двух материалов, которые не плавятся при указанной выше температуре, и не вступают в реакцию с углекислотой.

Причем при высоких температурах эти два материала практически не расширяются, сохраняя свою твердость. Оба материала имеют очень высокую температуру плавления и отличную теплопроводность. В общем, оба кандидата хороши, но вот процесс их производства и стоимость достаточно высокие.

Его можно спекать, придавая спекаемому порошку практически любую форму. Изначально ученые, которые изучают проблему тепловой солнечной энергетики, стали работать с карбидом вольфрама. Расплавленная смесь заполняет поры изначального материала, цирконий реагирует с карбидом вольфрама, замещая металл. Далее материал помещают в ванну с расплавом меди и циркония. Медь формирует тонкую пленку на поверхности образующегося нового материала.

Таким образом, материал сохраняет изначальную форму, а вот его состав меняется. Вольфрам, высвобождаясь, заполняет поры. Во многом — благодаря заполненным вольфрамом порам. Все это выдерживает очень высокие температуры без изменения прочностных характеристик.

Но, как оказалось, если в сверхкритический углекислый газ добавлять небольшие доли угарного газа, то итоговая смесь будет подавлять опасную реакцию. Ученые пришли к выводу, что медь, пленка которой покрывает полученный материал, может реагировать с углекислотой с образованием оксида меди и высвобождая угарный газ (монооксид углерода). Это подтверждено экспериментально.

К сожалению, о себестоимости теплообменника из карбида циркония ученые не говорят, но уверяют, что это не будет слишком уж дорого. Понятно, что для того, чтобы сверхэффективная тепловая солнечная энергостанция могла нормально работать, материала, о котором идет речь выше, должно быть много.

Новые энергостанции в итоге могут стать настолько эффективными, что без труда будут конкурировать как с фотоэлементными энергостанциями, так и с обычными, которые работают на горючих полезных ископаемых.

Располагают их в регионах с очень высоким уровнем инсоляции, это, например, ОАЭ и Израиль. Стоит отметить, что сейчас тепловые энергостанции, работающие на солнечной энергии, все же строят. Что касается последнего, то на его территории работает одна из крупнейших энергостанций такого рода с мощностью в 110 МВт.

DOI: 10. Nature, 2018. 1038/s41586-018-0593-1


Оставить комментарий

Ваш email нигде не будет показан
Обязательные для заполнения поля помечены *

*

x

Ещё Hi-Tech Интересное!

[Перевод] Введение в ptrace или инъекция кода в sshd ради веселья

Конечно, это несколько искусственная задача, так как есть множество других, более эффективных, способов достичь желаемого (и с гораздо меньшей вероятностью получить SEGV), однако, мне показалось клёвым сделать именно так. Цель, которой я задался, была весьма проста: узнать введённый в sshd ...

Дайджест свежих материалов из мира фронтенда за последнюю неделю №339 (12 — 18 ноября 2018)

Предлагаем вашему вниманию подборку с ссылками на новые материалы из области фронтенда и около него.     Медиа    |    Веб-разработка    |    CSS    |    Javascript    |    Браузеры    |    Занимательное Медиа • Подкаст «Frontend Weekend» #79 – Олег Поляков об основании CodeDojo и о том, как это стало основным местом работы• Подкаст «Пятиминутка React» ...