Gemasolar Pembangkit Listrik Tenaga Panas Spanyol. Kapasitasnya memungkinkan untuk menyediakan listrik ke 25.000 rumah tangga.Matahari, angin, air adalah sumber energi gratis dan terbarukan. Yang utama adalah teknologi untuk menghasilkan listrik dari sumber-sumber ini. Itu harus efektif dan relatif murah. Efektivitas dan biaya teknologi yang membentuk dasar energi hijau adalah karakteristik yang dapat ditingkatkan.
Jika kita ingat sel surya yang digunakan untuk menghasilkan listrik dari energi matahari, maka biayanya secara bertahap turun, yang berarti bahwa biaya "listrik tenaga surya" berkurang. Tapi “bukan fotosel tunggal” - ada teknologi lain untuk menghasilkan energi dari sinar matahari. Ini adalah stasiun tenaga surya termal.
Mereka bekerja berkat cermin parabola yang memfokuskan energi Matahari ke dalam sinar, yang kemudian dikirim ke reservoir garam. Yang terakhir berubah menjadi meleleh, mulai memainkan peran pendingin. Pendingin mengeluarkan energi panas ke air, yang berubah menjadi uap super panas. Nah, uap memutar turbin, menghasilkan arus listrik.
Jadi, biaya listrik yang dihasilkan di pembangkit listrik tenaga surya lebih tinggi daripada biaya energi yang diperoleh dengan bantuan sel surya. Selain itu, jumlah daerah di mana metode pembangkit energi ini dapat digunakan tidak terlalu besar. Semua ini mengarah pada fakta bahwa pembangkit listrik tenaga surya termal tidak terlalu umum.
Omong-omong, dalam kondisi tertentu, alih-alih air dan uap, Anda dapat menggunakan "gas superkritis" - karbon dioksida. Benar, bekerja dengannya membutuhkan suhu urutan 1000K, yang tidak selalu bisa dicapai secara praktis. Faktanya adalah banyak logam meleleh pada suhu tinggi. Yang lain yang tidak meleleh akan langsung bereaksi dengan karbon dioksida. Tetapi tujuannya menarik - faktanya adalah bahwa ketika menggunakan karbon dioksida, efisiensi stasiun tersebut meningkat sebesar 20%.
Baru-baru ini relatif,
informasi telah muncul tentang kemungkinan penggunaan "energi surya termal" dari dua bahan yang tidak meleleh pada suhu di atas dan tidak bereaksi dengan karbon dioksida. Ini adalah tungsten dan zirkonium karbida (senyawa kimia dari logam zirkonium dan karbon dengan rumus ZrC).
Kedua bahan memiliki titik leleh yang sangat tinggi dan konduktivitas termal yang sangat baik. Selain itu, pada suhu tinggi, kedua bahan ini praktis tidak mengembang, sambil mempertahankan kekerasannya. Secara umum, kedua kandidat itu baik, tetapi proses produksi dan biayanya cukup tinggi.
Awalnya, para ilmuwan yang mempelajari masalah energi matahari termal mulai bekerja dengan tungsten carbide. Dapat disinter, memberikan bubuk disinter hampir semua bentuk. Selanjutnya, bahan ditempatkan dalam bak dengan lelehan tembaga dan zirkonium. Campuran cair mengisi pori-pori bahan asli, zirkonium bereaksi dengan tungsten karbida, menggantikan logam. Tembaga membentuk lapisan tipis pada permukaan bahan baru yang dihasilkan.
Tungsten, dilepaskan, mengisi pori-pori. Dengan demikian, bahan mempertahankan bentuk aslinya, tetapi komposisinya berubah. Semua ini dapat menahan suhu yang sangat tinggi tanpa mengubah karakteristik kekuatan. Sebagian besar disebabkan oleh pori-pori yang diisi dengan tungsten.
Para ilmuwan sampai pada kesimpulan bahwa tembaga, film yang meliputi bahan yang diperoleh, dapat bereaksi dengan karbon dioksida untuk membentuk tembaga oksida dan melepaskan karbon monoksida (karbon monoksida). Tetapi, ternyata, jika proporsi kecil karbon monoksida ditambahkan ke karbon dioksida superkritis, campuran yang dihasilkan akan menekan reaksi berbahaya. Ini dikonfirmasi secara eksperimental.
Jelas bahwa agar stasiun tenaga surya termal ultra-efisien bekerja secara normal, harus ada banyak bahan, yang dibahas di atas. Sayangnya, para ilmuwan tidak mengatakan tentang biaya penukar panas yang terbuat dari zirkonium karbida, tetapi memastikan bahwa itu tidak akan terlalu mahal.
Sebagai hasilnya, pembangkit listrik baru dapat menjadi sangat efektif sehingga mereka dapat dengan mudah bersaing dengan pembangkit listrik sel foto dan yang konvensional yang menggunakan bahan bakar fosil.
Perlu dicatat bahwa sekarang pembangkit listrik tenaga panas yang beroperasi dengan energi surya masih sedang dibangun. Mereka berada di daerah dengan tingkat insolasi yang sangat tinggi, misalnya, UEA dan Israel. Adapun yang terakhir, salah satu pembangkit listrik terbesar dari jenis ini dengan kapasitas 110 MW beroperasi di wilayahnya.
Nature , 2018. DOI:
10.1038 / s41586-018-0593-1