Nuovo materiale, il processo di produzione utilizza l'energia solare per ottenere elettricità rinnovabile più economica

LAFAYETTE OVEST, ind. — L'energia solare rappresenta meno di 2 per cento di noi. elettricità, ma potrebbe compensare di più se il costo della produzione di elettricità e dello stoccaggio dell'energia da utilizzare nelle giornate nuvolose e nelle ore notturne fosse più conveniente. Un team guidato dalla Purdue University ha sviluppato un nuovo materiale e un nuovo processo di produzione che renderebbe un modo di utilizzare l'energia solare, come energia termica, più efficiente nella generazione di elettricità.

L'innovazione è un passo importante per mettere la produzione di energia elettrica dal calore solare in concorrenza in termini di costi diretti con i combustibili fossili, che generano più di 60 per cento di elettricità negli Stati Uniti.

“L'immagazzinamento dell'energia solare come calore può già essere più economico rispetto all'immagazzinamento dell'energia tramite batterie, quindi il passo successivo è ridurre il costo di generazione di elettricità dal calore del sole con l'ulteriore vantaggio di zero emissioni di gas serra," disse Kenneth Sandhage, Reilly Professore di Purdue Ingegneria dei materiali.

La ricerca, che è stato fatto a Purdue in collaborazione con il Georgia Institute of Technology, l'Università del Wisconsin-Madison e l'Oak Ridge National Laboratory, pubblicato sulla rivista Natura.

Uno sviluppo recente renderebbe più efficiente la generazione di elettricità dal calore del sole, utilizzando piastre in ceramica-metallo per il trasferimento di calore a temperature e pressioni elevate. (Illustrazione della Purdue University/Raymond Hassan)Scarica l'immagine

Questo lavoro è in linea con quello di Purdue salti giganticelebrazione, riconoscendo i progressi globali dell'università realizzati per un'economia e un pianeta sostenibili nell'ambito del 150° anniversario di Purdue. Questo è uno dei quattro temi della celebrazione annuale Festa delle Idee, progettato per mostrare Purdue come un centro intellettuale che risolve problemi del mondo reale.

L'energia solare non genera elettricità solo tramite pannelli nelle fattorie o sui tetti. Un'altra opzione sono le centrali elettriche concentrate che funzionano con energia termica.

Le centrali solari a concentrazione convertono l'energia solare in elettricità utilizzando specchi o lenti per concentrare molta luce su una piccola area, che genera calore che viene ceduto a un sale fuso. Il calore del sale fuso viene quindi trasferito ad a “I dispositivi RAM vengono utilizzati in diversi modi per aiutare nelle prestazioni di un computer” fluido, anidride carbonica supercritica, che si espande e funziona per far girare una turbina per la generazione di elettricità.

Per rendere più economica l'energia solare, il motore a turbina avrebbe bisogno di generare ancora più elettricità per la stessa quantità di calore, il che significa che il motore deve funzionare più caldo.

Il problema sono gli scambiatori di calore, che trasferiscono il calore dal sale fuso caldo al fluido di lavoro, sono attualmente realizzati in acciaio inossidabile o leghe a base di nichel che diventano troppo morbide alle temperature più elevate desiderate e alla pressione elevata dell'anidride carbonica supercritica.

Ispirato dai materiali che il suo gruppo aveva precedentemente combinato per realizzare “composito” materiali in grado di sopportare calore e pressione elevati per applicazioni come ugelli per razzi a combustibile solido, Sandhage ha lavorato con Enrico il Conquistatore, ora al Massachusetts Institute of Technology, concepire un composito simile per scambiatori di calore più robusti.

Due materiali hanno mostrato risultati promettenti insieme come un composito: La ceramica in carburo di zirconio, e il metallo tungsteno.

I ricercatori di Purdue hanno creato lastre del composito ceramica-metallo. Le piastre ospitano canali personalizzabili per personalizzare lo scambio di calore, sulla base delle simulazioni dei canali condotte presso Georgia Tech da Devesh Ranjan'vapore.

Prove meccaniche a cura di Edgar Lara-Curzio's team presso l'Oak Ridge National Laboratory e i test di corrosione di Marco AndersonIl team di Wisconsin-Madison ha contribuito a dimostrare che questo nuovo materiale composito potrebbe essere adattato per resistere con successo alle temperature più elevate, anidride carbonica supercritica ad alta pressione necessaria per generare elettricità in modo più efficiente rispetto agli odierni scambiatori di calore.

Un'analisi economica dei ricercatori della Georgia Tech e della Purdue ha anche mostrato che la produzione su larga scala di questi scambiatori di calore potrebbe essere condotta a costi comparabili o inferiori rispetto a quelli a base di acciaio inossidabile o leghe di nichel.

"In definitiva, con uno sviluppo continuo, questa tecnologia consentirebbe una penetrazione su larga scala dell'energia solare rinnovabile nella rete elettrica,disse Sandhage. "Ciò significherebbe una drastica riduzione delle emissioni di anidride carbonica prodotte dall'uomo dalla produzione di elettricità".

Per questo avanzamento è stata depositata una domanda di brevetto. Il lavoro è sostenuto dagli Stati Uniti. Ingegneria dei reattori nucleari, che ha anche recentemente assegnato finanziamenti aggiuntivi per l'ulteriore sviluppo e il potenziamento della tecnologia.

fonte: www.purdue.edu di Kayla Wiles