Dallara's Expertise: Composite Materials
צוות בראשות אוניברסיטת Purdue חשפה קומפוזיציה סולארית חדשה שיכולה לשפר באופן משמעותי את תחנות הכוח הסולאריות המרוכזות הן ביעילות והן בעלות, על פי מחקר חדש שפורסם ב הטבע שבוע שעבר. שיתוף פעולה זה בין המכון הטכנולוגי של ג'ורג'יה, אוניברסיטת ויסקונסין-מדיסון ומעבדת אוק רידג 'הלאומי מקווה להגדיל את השימוש הנוכחי של השמש בארה"ב, אשר נשאר פחות מ 2 אחוזים של ייצור החשמל שלנו. אבל החומר החדש של הקבוצה עשוי לחולל מהפכה בתעשיית האנרגיה הסולארית המרוכזת.
"אני חושב שאנחנו קרובים באופן מפתה", אומר פרופסור פרדו, קנת סנדהאג ' הפוך.
מורכב, עשוי am אמיר זירקוניום קרביד ו met אל טונגסטן, נופל תחת הקטגוריה של חומרים בשם "cermets", הידועים ביכולתם לעמוד בטמפרטורות גבוהות ולחץ. לאחר שהשתמשו במטוסי סילון לאחר מלחמת העולם השנייה, חיל האוויר האמריקני (אלה שטבעו את המונח) "סרמטס" הפך להיות מטוס עבור מטוסים ורקטות חלל. וגם תחליפים הירך.
צוות Purdue רשמו את התכונות של cermet ומצא סביבה חדשה בטמפרטורה גבוהה כדי לבדוק את זה: תחנות כוח מרוכזים.
בניגוד לחווה סולארית פוטו-וולטאית טיפוסית עם פאנלים סרקים המותקנים בחוות או בגגות, תחנות כוח סולאריות מרוכזות הן בעצם הגרסה הגדולה, בעלת הכוונות הטובות, של הנמלים הנמכרות מתחת לזכוכית מגדלת. צמחים אלה משתמשים במראות או בעדשות כדי לרכז אנרגיה מהשמש. במקום נמלים מתות, אנחנו מקבלים חום מועבר מלחים מותכים. צלחות נירוסטה או סגסוגות מבוססות ניקל משמשים להעביר את החום מלחים לנוזל המתרחב לסובב טורבינה, אשר סוף סוף נותן לך חשמל. Purdue השתמשו CO2 supercritical כמו הנוזל המדובר, aka CO2 בטמפרטורות גבוהות כאלה ולחצים כי הוא קיים איפשהו בין נוזל או גז.
טכניקה זו של איסוף חום מהשמש אומר כי תחנות הכוח מרוכזים לקבל חם. החומר של הצלחות המשמשות להעברת חום הוא צוואר בקבוק אחד במערכת - נירוסטה הנוכחית או סגסוגות מבוססות ניקל פגע קיבולת סביב 550 מעלות צלזיוס לפני ריכוך, רק מתחת 100 מעלות חם יותר הכוכב הלוהט במערכת השמש שלנו, ונוס.
לאחר בדיקות מכניות במעבדה הלאומית Oak Ridge, הצוות גילה שהרכב החדש מאפשר לנו ללכת אפילו יותר חם, ל -750 מעלות צלסיוס, שנמצא בצד הקריר של הלבה. Cermet של Purdue הוא גם פעמיים עד שלוש פעמים מוליך כמו תקן התעשייה הנוכחי.
מלבד השגת רמות החום הלוהט, הבדל טמפרטורה זה מאפשר לצמח להגדיל את החום להמרה חשמל יותר מ -20 אחוזים. Scaled, יעילות newfound מן המתכת קרמיקה מתכת יהיה זול יותר מאשר את החומרים הנוכחי יכול לעזור להפחית באופן דרסטי פליטת דו תחמוצת הפחמן.
מרשים כמו מתכות קרמיקה עשוי להיות, הצוות הראשון בפני בעיות עם קורוזיה, כמו CO2 supercritical היה לחמצן את הצלחות, הפחתת התפוקה שלהם. אבל ציור על מושגים כימיים בסיסיים, הבנתי כי הוספת שכבת נחושת על פני השטח של צלחות cermet והוספת 50 חלקים למיליון של פחמן חד חמצני CO2 supercritical מקטין את הבעיה. הצוות הגיש פטנט על החומר החדש.
נכון לשנת 2018, תחנות כוח סולאריות מרוכזות מייצרות כ -1,400 מגוואט אנרגיה לארה"ב בשנה. אמנם זה זול יותר לקצור אור השמש באמצעות photovoltaics המסורתית, סוללות כדי לאחסן אותו יקר - זה בעצם זול יותר לאחסן חום, כפי שנעשה באמצעות השמש מרוכזת. עם זה מורכב חדש, העלות של איסוף חום נופל. בשילוב עם היכולת לעזור לגשר על הפער של האנרגיה המוצגת על ידי השמש במהלך הלילה, זה עושה מרוכז השמש הרבה יותר תחרותי.
"אני חושב שזו תקופה מלהיבה להיות בהנדסת חומרים", אומר סנדהייג '. "יש לנו בעיות רציניות מאוד, אבל זה עניין של עבודה קשה של הנדסה קשה להביא את החומרים הנכונים, להביא את העיצוב הנכון, ולהמשיך לדפוק בעיות. אנחנו שמחים על התפקיד שאנחנו יכולים לשחק ".
אנרגיה סולארית: המוצר האחרון של טסלה יכול להגן על הפסקות חשמל
Tesla הוא מתגלגל שער גיבוי חדש שיכול לעזור השמש מופעל בתים לשמור על האורות ב לחתוך כוח. גיבוי Gateway 2 זוגות עם סוללה Powerwall של החברה, אשר אוספת אנרגיה ממקורות כמו פאנלים סולאריים על הגג. כאשר השער מזהה תקלה בחשמל ברשת, הוא מחליף את יציאת החשמל.
אלון Musk אומר אנרגיה סולארית מופעל הידרופוניקה יכול להאכיל את המושבות מאדים
לאלון מסק יש תוכנית גדולה להאכיל את בני האדם הראשונים על מאדים. המייסד של SpaceX הסביר בראיון שפורסם היום (ב '), כי המושבות הראשונות החלו להשתמש בהידרופונים כדי לגדל צמחים. מתקנים אלה היו עשויים לשבת בתוך בתי הגידול שנבנו במיוחד בהתחלה.
אנרגיה סולארית דורש 13 פעמים פחות אדמה להגיע פחמן נייטרלי אנרגיה
אנרגיה סולארית היא נתיב קיימא יותר מבחינה כלכלית לייצור אנרגיה ניטרלית פחמן ממה שחשבנו, על פי מחקר חדש. אשר מעריכה כי מחוץ לקבוע את פליטת ג 'יגוואט אחד פחם הצמח ירה דורש יער בגודל של מרילנד.