مواد جديدة, عملية التصنيع تستخدم الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء المتجددة أرخص

WEST LAFAYETTE, دائرة الهجرة والجنسية. - حسابات الطاقة الشمسية ل أقل من 2 نسبه مئويه منا. الكهرباء ولكن يمكن أن تشكل أكثر من ذلك إذا كانت تكلفة توليد الكهرباء وتخزين الطاقة لاستخدامها في الأيام الملبدة بالغيوم وفي الليل أرخص. طور فريق بقيادة جامعة بوردو-المواد وعملية التصنيع الجديدة التي من شأنها أن تجعل طريقة واحدة لاستخدام الطاقة الشمسية - كمصدر من مصادر الطاقة الحرارية - أكثر كفاءة في توليد الكهرباء.

الابتكار هو خطوة هامة لوضع الشمسية توليد الحرارة إلى الكهرباء في المنافسة التكلفة المباشرة مع الوقود الأحفوري, التي تولد أكثر من 60 نسبه مئويه من الكهرباء في الولايات المتحدة.

"تخزين الطاقة الشمسية على شكل حرارة يمكن أن يكون بالفعل أرخص من تخزين الطاقة عن طريق البطاريات, لذلك فإن الخطوة التالية هي الحد من تكلفة توليد الكهرباء من حرارة الشمس مع فائدة إضافية تتمثل في انبعاث الغازات المسببة للاحتباس الحراري الصفر," قال كينيث Sandhage, رايلي أستاذ بوردو لل هندسة المواد.

البحث, الذي تم القيام به في بوردو بالتعاون مع معهد جورجيا للتكنولوجيا, جامعة ويسكونسن-ماديسون ومختبر أوك ريدج الوطني, نشرت في دورية طبيعة.

ومن شأن التطورات الأخيرة تجعل توليد الكهرباء من حرارة الشمس أكثر كفاءة, باستخدام لوحات السيراميك والمعادن لنقل الحرارة في ارتفاع درجات الحرارة وعند ضغوط مرتفعة. (التوضيح جامعة بوردو / ريمون حسن)تحميل صورة

هذا العمل ينسجم مع لبوردو قفزات عملاقةاحتفال, الاعتراف التطورات العالمية في الجامعة قدمت للاقتصاد مستدام والكوكب كجزء من الذكرى ال150 بوردو. هذه هي واحدة من المحاور الأربعة للاحتفال يرلونغ ل مهرجان الأفكار, تهدف إلى إظهار بوردو كمركز فكري حل قضايا العالم الحقيقي.

الطاقة الشمسية لا تولد الكهرباء عبر الألواح فقط في المزارع أو على أسطح المنازل. ويتركز خيار آخر محطات الطاقة التي تعمل على الطاقة الحرارية.

تتركز محطات الطاقة الشمسية التي تحول الطاقة الشمسية إلى كهرباء باستخدام المرايا أو العدسات لتركيز الكثير من الضوء على منطقة صغيرة, الذي يولد الحرارة التي يتم نقلها إلى الملح المصهور. ثم يتم نقل الحرارة من الملح المصهور ل “عامل” مائع, ثاني أكسيد الكربون فوق الحرجة, أن يتوسع ويعمل على زيادة ونقصان توربين لتوليد الكهرباء.

لتوليد الكهرباء بالطاقة الشمسية أرخص, ان المحركات التوربينية تحتاج إلى توليد المزيد من الكهرباء لنفس كمية الحرارة, مما يعني أن المحرك يحتاج إلى تشغيل أكثر سخونة.

والمشكلة هي أن المبادلات الحرارية, الذي نقل الحرارة من الملح المنصهر الساخن لوسائل العمل, تتم حاليا من سبائك الفولاذ المقاوم للصدأ أو النيكل على أساس أن الحصول على لينة جدا في ارتفاع درجات الحرارة المطلوبة وعند ضغط مرتفع من ثاني أكسيد الكربون فوق الحرجة.

مستوحاة من المواد جماعته جنبا إلى جنب سابقا لجعل “مركب” المواد التي يمكن التعامل مع الحرارة العالية والضغط لتطبيقات مثل فوهات الصواريخ التي تعمل بالوقود الصلب, عملت Sandhage مع هنري فيكتور, الآن في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا, تصور مركب مماثل للمبادلات الحرارية أكثر قوة.

وأظهرت اثنين من مواد الوعد معا في مركب: الزركونيوم كربيد السيراميك, والتنغستن المعادن.

خلقت الباحثون بوردو لوحات من السيراميك المركب المعدني. لوحات تستضيف قنوات قابلة للخياطة تبادل الحرارة, على أساس المحاكاة من القنوات التي أجريت في معهد جورجيا للتكنولوجيا من قبل دفيش رانجان'بخار.

الاختبارات الميكانيكية بواسطة إدغار لارا-Curzio"فريق الصورة في مختبر أوك ريدج الوطني والتآكل الاختبارات مارك أندرسونساعد الصورة الفريق في ولاية ويسكونسن ماديسون تبين أن هذه المواد المركبة الجديدة يمكن أن تكون مصممة لتحمل درجات الحرارة العالية بنجاح, ارتفاع ضغط ثاني أكسيد الكربون فوق الحرجة اللازمة لتوليد الكهرباء بكفاءة أكبر من المبادلات الحرارية اليوم.

وأظهر التحليل الاقتصادي من خلال معهد جورجيا للتكنولوجيا وجامعة بوردو الباحثون أيضا أن تصنيع توسيع نطاقها لهذه المبادلات الحرارية يمكن أن تتم بتكلفة مماثلة أو أقل من الفولاذ المقاوم للصدأ أو تلك المستندة إلى سبائك النيكل.

"في نهاية المطاف, مع استمرار التطوير, أن هذه التكنولوجيا تسمح للاختراق على نطاق واسع من الطاقة الشمسية المتجددة في شبكة الكهرباء,"قال Sandhage. "هذا سيعني تخفيضات كبيرة في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من صنع الإنسان من إنتاج الكهرباء."

وقد تم إيداع طلب البراءة لهذا التقدم. ويدعم هذا العمل من قبل الامريكى. قسم الطاقة, وكما حصل مؤخرا على تمويل إضافي لمزيد من التطوير ورفع مستوى التكنولوجيا.

مصدر: www.purdue.edu التي كتبها كايلا وايلز