Central Térmica Solar Española Gemasolar. Su capacidad permite suministrar electricidad a 25,000 hogares.El sol, el viento, el agua son fuentes de energía gratuitas y renovables. Lo principal es la tecnología para generar electricidad a partir de estas fuentes. Debe ser efectivo y relativamente económico. La efectividad y el costo de las tecnologías que constituyen la base de la energía verde son características que pueden mejorarse.
Si recordamos las células solares utilizadas para producir electricidad a partir de la energía del sol, entonces su costo está disminuyendo gradualmente, lo que significa que el costo de la "electricidad solar" se reduce. Pero "no solo fotocélulas": existe otra tecnología para generar energía a partir de la luz solar. Estas son estaciones de energía solar térmica.
Funcionan gracias a los espejos parabólicos, enfocando la energía del Sol en un haz, que luego se envía a un depósito de sal. Este último se convierte en una masa fundida, comenzando a desempeñar el papel de un refrigerante. El refrigerante emite energía térmica al agua, que se convierte en vapor sobrecalentado. Bueno, el vapor gira la turbina, generando corriente eléctrica.
Entonces, el costo de la electricidad producida en las plantas de energía solar térmica es más alto que el costo de la energía que se obtiene con la ayuda de las células solares. Además, el número de regiones donde se puede utilizar este método de generación de energía no es demasiado grande. Todo esto lleva al hecho de que las plantas de energía solar térmica no son demasiado comunes.
Por cierto, bajo ciertas condiciones, en lugar de agua y vapor, puede usar "gas supercrítico" - dióxido de carbono. Es cierto que trabajar con él requiere temperaturas del orden de 1000 K, lo que no siempre se puede lograr prácticamente. El hecho es que muchos metales se derriten a una temperatura tan alta. Otros que no se derriten reaccionarán fácilmente con dióxido de carbono. Pero el objetivo es atractivo: el hecho es que cuando se usa dióxido de carbono, la eficiencia de tales estaciones aumenta en un 20%.
Recientemente, ha aparecido
información sobre el posible uso en la "energía solar térmica" de dos materiales que no se funden a la temperatura anterior y no reaccionan con el dióxido de carbono. Estos son tungsteno y carburo de circonio (un compuesto químico de circonio metálico y carbono con la fórmula ZrC).
Ambos materiales tienen un punto de fusión muy alto y una excelente conductividad térmica. Además, a altas temperaturas, estos dos materiales prácticamente no se expanden, mientras mantienen su dureza. En general, ambos candidatos son buenos, pero el proceso de producción y costo es bastante alto.
Inicialmente, los científicos que estudian el problema de la energía solar térmica comenzaron a trabajar con carburo de tungsteno. Se puede sinterizar, dando al polvo sinterizado casi cualquier forma. A continuación, el material se coloca en un baño con una fusión de cobre y circonio. La mezcla fundida llena los poros del material original, el circonio reacciona con carburo de tungsteno, reemplazando el metal. El cobre forma una película delgada en la superficie del nuevo material resultante.
El tungsteno, liberado, llena los poros. Por lo tanto, el material conserva su forma original, pero su composición está cambiando. Todo esto puede soportar temperaturas muy altas sin cambiar las características de resistencia. En gran parte debido a los poros llenos de tungsteno.
Los científicos han llegado a la conclusión de que el cobre, cuya película cubre el material resultante, puede reaccionar con dióxido de carbono para producir óxido de cobre y liberar monóxido de carbono (monóxido de carbono). Pero, como resultó, si se agregan pequeñas proporciones de monóxido de carbono al dióxido de carbono supercrítico, la mezcla resultante suprimirá una reacción peligrosa. Esto se confirma experimentalmente.
Está claro que para que la estación de energía solar térmica ultra eficiente funcione normalmente, debe haber una gran cantidad de material, lo cual se discutió anteriormente. Desafortunadamente, los científicos no dicen sobre el costo del intercambiador de calor hecho de carburo de circonio, pero aseguran que no será demasiado costoso.
Como resultado, las nuevas centrales eléctricas pueden volverse tan eficientes que pueden competir fácilmente tanto con las centrales eléctricas de fotocélulas como con las convencionales que funcionan con combustibles fósiles.
Vale la pena señalar que ahora las centrales térmicas que funcionan con energía solar todavía se están construyendo. Están ubicados en regiones con un nivel muy alto de insolación, por ejemplo, los EAU e Israel. En cuanto a este último, una de las plantas de energía más grandes de este tipo con una capacidad de 110 MW está operando en su territorio.
Nature , 2018. DOI:
10.1038 / s41586-018-0593-1