Neues Material, Herstellungsverfahren für Solarstrom billiger Strom aus erneuerbaren Energien nutzen

Westlafayette, Ind. - Solarenergie entfallen weniger als 2 Prozent von uns. Strom könnte aber mehr als das nachholen, wenn die Kosten der Stromerzeugung und Energiespeicher für den Einsatz an bewölkten Tagen und in der Nacht billiger waren. Ein Purdue University-geführtes Team entwickelte ein neues Material und Herstellungsverfahren, das eine Art und Weise machen würde Solarenergie nutzen - als Wärmeenergie - effizienten bei der Erzeugung von Elektrizität.

Die Innovation ist ein wichtiger Schritt für Solarwärme-to-Stromerzeugung in direktem Kostenwettbewerb mit fossilen Brennstoffen setzen, das erzeugen mehr als 60 Prozent Strom in den USA.

„Solarenergie als Wärme speichern kann bereits billiger als Energie über Batterien speichern, so dass der nächste Schritt ist die Verringerung der Kosten der Erzeugung von Strom aus Sonnenwärme mit dem zusätzlichen Vorteil von Null Treibhausgasemissionen," sagte Kenneth Sandhage, Purdue Reilly Professor für Werkstofftechnik.

Die Forschung, was wurde an der Purdue in Zusammenarbeit mit dem Georgia Institute of Technology durchgeführt, die University of Wisconsin-Madison und Oak Ridge National Laboratory, veröffentlicht in der Zeitschrift Natur.

Eine neuere Entwicklung würde die Stromerzeugung aus der Sonne Wärme effizienter gestalten, durch Verwendung von Metall-Keramik-Platten für die Wärmeübertragung bei höheren Temperaturen und bei erhöhten Drücken. (Purdue University Illustration / Raymond Hassan)Bild herunterladen

Diese Arbeit steht im Einklang mit der Purdue RiesensprüngeFeier, In Anerkennung der globalen Fortschritte der Universität für eine nachhaltige Wirtschaft und Planeten im Rahmen des 150-jährigen Jubiläums der Purdue gemacht. Dies ist eines der vier Themen der einjährigen Feier Ideas Festival, entworfen reale Probleme zu lösen Purdue als geistiges Zentrum zu präsentieren.

Solarstrom erzeugen nicht nur Strom über Platten in landwirtschaftlichen Betrieben oder auf Dächern. Eine weitere Möglichkeit ist Kraftwerke konzentriert, die auf Wärmeenergie laufen.

Konzentrierte Solarkraftwerke wandeln Sonnenenergie in Elektrizität durch Spiegel oder Linsen mit vielen Licht auf eine kleine Fläche konzentrieren, die Wärme erzeugt, die zu einem geschmolzenen Salz überführt wird. Wärme aus dem geschmolzenen Salz wird dann auf einem übertragenen “Arbeiten” Flüssigkeit, kritischem Kohlendioxid, dass expandiert und arbeitet, um eine Turbine drehen zur Erzeugung von Elektrizität.

Um Solarstrom billiger, der Turbinenmotor müßte noch mehr Strom für die gleiche Menge an Wärme erzeugen,, was bedeutet, der Motor heißer laufen muss.

Das Problem ist, dass Wärmetauscher, wobei übertragen Wärme von der heißen Salzschmelze auf das Arbeitsfluid, wird zur Zeit aus rostfreien Stahl oder Legierungen auf Nickelbasis hergestellt, die bei den gewünschten höheren Temperaturen und bei dem erhöhten Druck von überkritischem Kohlendioxid zu weich erhalten.

Inspiriert von den Materialien seiner Gruppe zuvor verbunden hatte zu machen “zusammengesetzt” Materialien, die hohe Hitze und Druck für Anwendungen wie Feststoffraketendüse umgehen, Sandhage arbeitete mit Henry Victor, jetzt am Massachusetts Institute of Technology, für robustere Wärmeaustauschern eines ähnlichen Verbund zu konzipieren.

Zwei Materialien zeigten Versprechen zusammen als Verbund: Das keramische Zirkoniumcarbid, und das Metall Wolfram.

Purdue Forscher erstellt Platten des Keramik-Metall-Verbund. Die Platten Host anpassbare Kanäle zum Maßschneidern des Wärmeaustausches, basierend auf Simulationen der Kanäle an der Georgia Tech Leitung von Devesh Ranjan‚S-Team.

Mechanische Prüfungen durch Edgar Lara-Curzio‚S Team von Oak Ridge National Laboratory und Korrosionstests durch Mark Anderson‚S Team von Wisconsin-Madison half zeigen, dass dieser neue Verbundwerkstoff erfolgreich angepasst werden könnte, um die höhere Temperatur aushalten, Hochdruck-superkritischem Kohlendioxid zur Erzeugung von Strom effizienter als die heutigen Wärmeaustauscher erforderlich.

Eine ökonomische Analyse von Georgia Tech und Purdue Forschern zeigte auch, dass die skalierte-up Herstellung dieser Wärmetauscher bei vergleichbar oder niedriger Kosten durchgeführt werden kann als bei Edelstahl oder Nickel-Legierung-basiert ist.

"Letzten Endes, bei fortgesetzter Entwicklung, Diese Technologie würde für Groß Eindringen erneuerbarer Solarenergie in das Stromnetz ermöglichen,“Sandhage sagte. „Das würde bedeuten, dramatische Verringerung der vom Menschen verursachte Kohlendioxid-Emissionen aus der Stromerzeugung.“

Eine Patentanmeldung wurde für diesen Fortschritt eingereicht. Die Arbeit wird von der US-unterstützten. Energiebehörde, die auch vor kurzem zusätzliche Mittel für die weitere Entwicklung ausgezeichnet und die Technologie Aufstockung.

Quelle: www.purdue.edu von Kayla Wiles