Do czego może nam być potrzebna ekstremalnie wysoka temperatura? W domowym zastosowaniu potrzebujemy jej tylko w czajniku, który podgrzeje nam wodę do temperatury wrzenia, piekarniku pracującym w warunkach do 220 st. C oraz kuchence z palnikami. Rzadko sobie zdajemy sprawę, że ciepło rzędu 1000 st. C jest niezwykle ważne w wielu sektorach przemysłu.
Czytaj też: Niespodziewane złoża litu odkryte w nowym miejscu. Nie trzeba kopać w ziemi, by je wydobyć
Cement czy wiele stopów metali nie byłoby w stanie powstać bez wysokich temperatur. Obecnie tak duże ciepło produkujemy w hutach i zakładach przemysłowych dzięki spalaniu paliw kopalnych takich jak węgiel czy gaz ziemny. Niestety procesy te generują olbrzymie ilości gazów cieplarnianych oraz zanieczyszczeń i generalnie nie spotykają się z założeniami zrównoważonej środowiskowo i klimatycznie gospodarki.
Produkcja energii cieplnej z energii słonecznej – gdzieś już o tym słyszeliśmy?
Przemysł jest jednym z największych emitentów, ale dzięki technologii opracowanej przez szwajcarskich naukowców może się to zmienić. Badacze z Katedry Inżynierii Mechanicznej i Procesowej ETH pod kierownictwem Emiliano Casatiego oraz Aldo Steinfelda w Zurychu skonstruowali wyjątkową pułapkę termiczną. Możemy o niej przeczytać więcej szczegółów w artykule na łamach periodyku Device.
Czytaj też: Wyprodukuj sobie wodór i prąd za jednym zamachem. Holandia uratuje domostwa w przyszłości
„Wytwarzanie energii cieplnej odpowiada za około połowę światowego końcowego zużycia energii, znacznie więcej niż energia elektryczna (20 proc.) i transport (30 proc.). Połowa energii cieplnej, czyli 25 proc., jest z kolei wykorzystywana do zasilania procesów przemysłowych” – piszą autorzy artykułu.
Zatem celem ich badań było zaprojektowanie i wykonanie niewielkiego urządzenia, które będzie w stanie skupiać duże ilości światła słonecznego i zamieniać je w ciepło. Na podstawie tak wstępnego opisu możemy pomyśleć, że przecież już takie instalacje istnieją. Niektóre z nich przypominają panele słoneczne, ale służą do ogrzewania wody. W tym przypadku uczonym chodziło o znacznie wyższy zakres temperatur.
Pułapka termiczna do wytwarzania temperatur powyżej 1000 st. C
Ich pułapka termiczna ma kształt kwarcowego pręta połączonego z ceramicznym absorberem, który ma doskonałe właściwości optycznie i jest w stanie skutecznie pochłaniać światło słoneczne. Laboratoryjny model ma średnicę 7,5 centymetra i długość 30 centymetrów. W trakcie testów wystawiono go na działanie sztucznego światła odpowiadającego natężeniu 135 słońc.
Czytaj też: W jakie źródło energii chętniej inwestują banki? Odczyty mogą być zatrważające
Urządzenie rozgrzało się do temperatury 1050 st. C. W porównaniu do poprzednich modelów pułapek termicznych, które osiągały 170 st. C, tutaj dostrzegamy wzrost ponad sześciokrotny! Zdaniem twórców, olbrzymią zaletą jest to, że kwarcowy pręt minimalizuje straty ciepła przez promieniowanie. Dodają oni, że podobne technologie koncentrujące energię słoneczną na dużą skalę działają w kilku krajach jak USA czy Chiny. Niemniej tamte urządzenia najwyżej działają do temperatur około 600 st. C.
Czytaj też: Dwie Warszawy i już. Australia podaje, ile trzeba, by zasilić kraj tylko zieloną energią
Szwajcarzy osiągnęli jednak coś niesamowitego, ponieważ przebili epokową granicę. Prace nad optymalizacją technologii będą kontynuowane i być może w przyszłości takie „hodowanie” energii słonecznej na potrzeby osiągania ekstremalnych temperatur będzie praktykowanie w hutnictwie czy metalurgii. Przyczyni się ono zdecydowanie do dekarbonizacji tych branż przemysłu, które dzisiaj w sporej mierze odpowiadają za emisje dwutlenku węgla.