Uno scienziato che intrappola la luce solare per raggiungere una temperatura di quasi 2.000 gradi Fahrenheit

Gli ingegneri stanno lavorando a una nuova soluzione di energia pulita: caricare i cristalli con energia solare a temperature fino a 1.832 gradi Fahrenheit (1.000 gradi Celsius), che potrebbe renderli un’alternativa più ecologica ai processi ad alta intensità di carbonio che fondono l’acciaio e cuociono il cemento.

Nuova tecnologia – descritta in uno studio dimostrativo pubblicato Oggi il dispositivo sfrutta la proprietà del quarzo che gli consente di intrappolare la luce solare. Collegando un’asta di quarzo sintetico a un disco di silicio utilizzato per assorbire energia, il team ha testato se il dispositivo potesse trattenere il calore. L’hanno colpito con l’equivalente energetico della luce solare di 136 soli; La temperatura dell’asta salì a circa 1112°F (600°C), ma la piastra assorbente raggiunse una temperatura di 1922°F (1050°C).

“Si tende a pensare all’elettricità solo come energia, ma in realtà circa la metà dell’energia viene utilizzata sotto forma di calore”, spiega alla rivista Cell Emiliano Casati, ingegnere del Politecnico di Zurigo e autore dello studio. lancio. “Per affrontare il cambiamento climatico, dobbiamo decarbonizzare l’energia in generale”.

Fino ad ora, i ricevitori solari – dispositivi che concentrano il calore proveniente da specchi che riflettono la luce solare – non sono stati in grado di gestire in modo efficiente l’energia solare a temperature superiori a 1.832 gradi Fahrenheit (1.000 gradi Celsius). Alcuni dei processi più diffusi ad alta intensità di carbonio, come la produzione di vetro, acciaio e cemento, richiedono temperature superiori a questo limite, che le aziende raggiungono bruciando combustibili fossili. La sola produzione di cemento è stata responsabile di circa l’8% delle emissioni di anidride carbonica nel 2023, Secondo CBS NotizieSecondo la ricerca, la fusione del vetro è responsabile di circa 95 milioni di tonnellate di carbonio prodotto dalle attività umane pubblicato All’inizio di quest’anno sul Journal of American Ceramic Society.

L’aggiunta di quarzo alla miscela di produzione potrebbe consentire ai produttori di raggiungere le temperature necessarie per lavorare con acciaio, vetro e cemento utilizzando la luce solare, anziché fare affidamento esclusivamente su Processi che portano ad un aumento della temperatura del nostro pianeta.

“La questione energetica è il cardine della sopravvivenza della nostra società”, ha affermato Casati. “L’energia solare è facilmente disponibile e la tecnologia esiste già. Per stimolare davvero l’adozione da parte dell’industria, dobbiamo dimostrare la fattibilità economica e i vantaggi di questa tecnologia su larga scala”.

Oltre ai test sperimentali, i ricercatori hanno modellato l’efficacia della configurazione e hanno scoperto che il quarzo migliora l’efficienza del ricevitore. Nel loro modello, il ricevitore non protetto era efficiente al 40% a 1.200 °C (2.192 ° F), ma era efficace al 70% alla stessa temperatura quando il ricevitore era protetto da 300 mm (11,8 pollici) di quarzo.

Il team sta ora testando altri materiali, inclusi liquidi e gas, che potrebbero fungere da trappole di calore. Grazie alle loro capacità di trattenere il calore, questi materiali possono migliorare l’efficacia delle soluzioni di energia rinnovabile che hanno ancora molta strada da fare se vogliono sostituire la priorità di lunga data dei combustibili fossili.

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