Central térmica térmica espanhola Gemasolar. Sua capacidade possibilita fornecer eletricidade a 25.000 famílias.O sol, vento, água são fontes de energia gratuitas e renováveis. O principal é a tecnologia para gerar eletricidade a partir dessas fontes. Deve ser eficaz e relativamente barato. A eficácia e o custo das tecnologias que compõem a base da energia verde são características que podem ser melhoradas.
Se recordarmos as células solares usadas para produzir eletricidade a partir da energia do sol, seu custo está caindo gradualmente, o que significa que o custo da "eletricidade solar" é reduzido. Mas "não são únicas fotocélulas" - existe outra tecnologia para gerar energia a partir da luz solar. Estas são estações de energia solar térmica.
Eles trabalham graças a espelhos parabólicos, concentrando a energia do Sol em um feixe, que é então enviado para um reservatório de sal. Este último se transforma em um derretimento, começando a desempenhar o papel de um líquido de arrefecimento. O líquido de arrefecimento libera energia térmica para a água, que se transforma em vapor superaquecido. Bem, o vapor gira a turbina, gerando corrente elétrica.
Portanto, o custo da eletricidade produzida nas usinas térmicas solares é superior ao custo da energia obtida com a ajuda das células solares. Além disso, o número de regiões onde esse método de geração de energia pode ser usado não é muito grande. Tudo isso leva ao fato de que usinas de energia solar térmica não são muito comuns.
A propósito, sob certas condições, em vez de água e vapor, você pode usar "gás supercrítico" - dióxido de carbono. É verdade que trabalhar com ele requer temperaturas da ordem de 1000K, o que nem sempre é possível. O fato é que muitos metais derretem a uma temperatura tão alta. Outros que não derretem reagirão prontamente com dióxido de carbono. Mas o objetivo é atraente - o fato é que, ao usar dióxido de carbono, a eficiência dessas estações aumenta em 20%.
Recentemente, surgiram
informações sobre o possível uso em "energia solar térmica" de dois materiais que não derretem na temperatura acima e não reagem com dióxido de carbono. Estes são carbonetos de tungstênio e zircônio (um composto químico de zircônio metálico e carbono com a fórmula ZrC).
Ambos os materiais têm um ponto de fusão muito alto e excelente condutividade térmica. Além disso, em altas temperaturas, esses dois materiais praticamente não se expandem, mantendo sua dureza. Em geral, ambos os candidatos são bons, mas o processo de produção e custo é bastante alto.
Inicialmente, os cientistas que estudam o problema da energia solar térmica começaram a trabalhar com o carboneto de tungstênio. Pode ser sinterizado, dando ao pó sinterizado quase qualquer forma. Em seguida, o material é colocado em um banho com um derretimento de cobre e zircônio. A mistura fundida preenche os poros do material original, o zircônio reage com o carboneto de tungstênio, substituindo o metal. O cobre forma uma película fina na superfície do novo material resultante.
O tungstênio liberado preenche os poros. Assim, o material mantém sua forma original, mas sua composição está mudando. Tudo isso pode suportar temperaturas muito altas sem alterar as características de resistência. Em grande parte devido aos poros cheios de tungstênio.
Os cientistas chegaram à conclusão de que o cobre, cujo filme cobre o material resultante, pode reagir com dióxido de carbono para produzir óxido de cobre e liberar monóxido de carbono (monóxido de carbono). Mas, como se constatou, se pequenas proporções de monóxido de carbono forem adicionadas ao dióxido de carbono supercrítico, a mistura resultante suprimirá uma reação perigosa. Isto é confirmado experimentalmente.
É claro que, para que a usina de energia solar térmica ultraeficiente funcione normalmente, deve haver muito material, o que é discutido acima. Infelizmente, os cientistas não falam sobre o custo do trocador de calor feito de carboneto de zircônio, mas garantem que não será muito caro.
Como resultado, as novas usinas de energia podem se tornar tão eficientes que podem competir facilmente com as usinas fotocelulares e as convencionais, movidas a combustíveis fósseis.
Vale ressaltar que agora ainda estão sendo construídas usinas termelétricas que operam com energia solar. Eles estão localizados em regiões com um nível muito alto de insolação, por exemplo, Emirados Árabes Unidos e Israel. Quanto a este último, uma das maiores usinas desse tipo, com capacidade de 110 MW, está operando em seu território.
Nature , 2018. DOI:
10.1038 / s41586-018-0593-1