Печь на солнечной энергии создает температуру свыше 1000°C

Печь на солнечной энергии.

Около половины энергии, которую мы используем, на самом деле не используется при производстве электричества. Она тратится на производство промышленных материалов — стали и цемента. Их производство является одним из основных источников парниковых газов. И пока ископаемому топливу в этих процессах нет альтернативы.

Ученые из Швейцарской высшей технической школы Цюриха разработали устройство, которое может генерировать температуру более 1000°C, эффективно используя энергию солнца. Ученые считают, что такая солнечная печь станет экологически чистой альтернативой сжиганию ископаемого топлива при производстве таких материалов, как сталь, стекло и цемент.

На сегодня уже существуют солнечные печи, которые используют набор подвижных зеркал для фокусировки солнечного света на приемнике. Он разогревается до высоких температур и может использоваться в качестве альтернативы сжиганию ископаемого топлива. Но в настоящее время такие печи не могут достигнуть температуры выше 1000°C, а температура плавления стали — около 1500°C.

Кварцевая «шуба»

Принципиальная схема солнечной печи

Чтобы повысить эффективность таких устройств, Эмилиано Казати из ETH Zurich и его коллеги разработали улавливающий солнечное тепло приемник, покрытый 300-миллиметровым слоем кварца. Работа опубликована Device.

Кварц — полупрозрачный материал, который пропускает световую энергию, но блокирует тепловую энергию. Когда приемник нагревается от сфокусированного солнечного света, кварц предотвращает обратную утечку тепловой энергии, удерживая тепло и уменьшая потери энергии в системе.

Команда протестировала модифицированный приемник на установке, которая имитирует солнечный свет с помощью светодиодов. Эксперименты показали, что приемник легко достигает температуры 1050°C.

Плавится сталь. Вот в этом процессе очень нужно заменить ископаемое топливо на альтернативные источники

Согласно моделям теплопередачи, кварцевый экран позволит приемникам достигать температуры до 1200°C, сохраняя при этом 70% потребляемой системой энергии. Без кварцевого экрана энергоэффективность падает до 40% при той же температуре.

Пока это экспериментальное устройство, но Казати надеется, что однажды оно будет широко использоваться в качестве экологичного способа получения высоких температур, необходимых в производстве стали и цемента: «Нам действительно необходимо решить проблему декарбонизации этих отраслей, и наша установка может быть одним из решений», — говорит Казати.