Sunčeva energija može se iskoristiti za stvaranje topline i na visokim temperaturama

Proizvodnja cementa, metala i mnogih kemijskih proizvoda zahtijeva ekstremno visoke temperature iznad 1000 °C. Trenutno se ta toplina obično dobiva izgaranjem fosilnih goriva: ugljena ili prirodnog plina koji emitiraju velike količine stakleničkih plinova.

Kvarcne šipke

Grijanje na obnovljivu električnu energiju nije alternativa jer bi to bilo neučinkovito na ovim visokim temperaturama. Iako će u nadolazećim desetljećima velik dio gospodarstva pa i društva u cjelini morati postati ugljično neutralan, ovi industrijski procesi vjerojatno će i dalje biti pokretani fosilnim gorivima jer ih je, barem zasad, teško dekarbonizirati.

No, sad su laboratorijski eksperimenti istraživača ETH Zurich pokazali način kako bi se ove industrije mogle u dogledno vrijeme učiniti neovisnima o fosilnim gorivima. Koristeći sunčevo zračenje, konstruirali su uređaj koji može isporučiti toplinu na visokim temperaturama potrebnim za proizvodne procese. Švicarski su istraživači naime razvili “toplinsku zamku” sastavljenu od kvarcne šipke spojene na keramički apsorber koji zahvaljujući svojim optičkim svojstvima može učinkovito apsorbirati sunčevu svjetlost i pretvoriti je u toplinu.

Manji gubici topline

U laboratorijskim eksperimentima korištena je kvarcna šipka promjera 7,5 centimetara i duljine 30 centimetara. Istraživači su je izložili umjetnom svjetlu intenziteta 135 puta većem od sunčevog, dosegnuvši temperature do 1050 °C. Prethodne studije drugih istraživača s takvim toplinskim zamkama postigle su najviše 170 stupnjeva.

Tehnologije solarne koncentracije velikih razmjera za proizvodnju solarne energije već se koriste u Španjolskoj, SAD-u i Kini. Ta postrojenja obično rade na temperaturama do 600 °C jer se pri višim temperaturama povećava gubitak topline zračenjem i smanjuje učinkovitost postrojenja. Glavna prednost toplinske zamke koju su razvili istraživači ETH Zurich je to što minimizira radijacijske gubitke topline.

Visokotemperaturne solarne elektrane

“Naš pristup značajno poboljšava učinkovitost sunčeve apsorpcije i uvjereni smo da se ova tehnologija može ugraditi u visokotemperaturna solarna postrojenja”, kažu istraživači koji su prve rezultate eksperimentalne studije objavili u časopisu Cell.

Optimiziranjem procesa ova bi tehnologija, kažu, jednog dana mogla omogućiti korištenje solarne energije ne samo za proizvodnju električne energije, već i za dekarbonizaciju energetski intenzivnih industrija u velikim razmjerima.