211service.com
Pompa ceramiczna, która przyjmuje ciepło, obiecuje tanie i wydajne przechowywanie w sieci
Christopher Moore, Georgia Tech
Naukowcy opracowali pompę ceramiczną, która może działać w temperaturze 1400 ˚C, czyli o kilkaset stopni wyższej niż istniejące systemy wymiany ciepła, co otwiera nowe, znaczące możliwości magazynowania energii.
W szczególności autorzy nowe badanie , opublikowany w czasopiśmie Natura w środę uważam, że można by go wykorzystać do opracowania wydajnego systemu magazynowania energii, który mógłby ostatecznie pomóc w uczynieniu odnawialnych źródeł energii, takich jak wiatr i słońce, tak tanimi i niezawodnymi jak elektrownie gazowe (patrz: Nowe przedsięwzięcie Serial Battery Entrepreneur rozwiązuje największy problem czystej energii).
Omawiany system magazynowania termicznego wykorzystywałby ciekłe metale, takie jak stopiony krzem, co umożliwiłoby magazynowanie i przenoszenie energii cieplnej w znacznie wyższych temperaturach niż zwykle stosowane materiały, takie jak stopione sole. Wyższe temperatury oznaczają, że więcej energii cieplnej można przekształcić w energię mechaniczną lub elektryczną, poprawiając ogólną wydajność.
Dzięki temu możemy teraz przenosić ciepło w ekstremalnie wysokich temperaturach, mówi Asegun Henryk , adiunkt w Georgia Institute of Technology. To skokowa zmiana, jeśli chodzi o to, co możesz zrobić.
Zainteresowanie wykorzystaniem ciekłych metali jako nośnika ciepła rośnie, ale wyzwaniem jest opracowanie pomp i rur, które nie psują się w takich warunkach. Ceramika wytrzymuje niewiarygodnie wysokie temperatury, ale jest też krucha, przez co jest trudnym materiałem do tworzenia elementów maszyn.
Naukowcy z Georgia Tech wraz ze współpracownikami ze Stanford i Purdue ominęli to ograniczenie, wykorzystując nowe materiały kompozytowe, a także narzędzia diamentowe i precyzyjną obróbkę. Zastosowali również uszczelki wykonane z grafitu, innego materiału odpornego na bardzo wysokie temperatury.
Stopiona cyna płynie w 1400 ˚C w laboratorium Georgia Tech.
Prototypowa pompa mechaniczna z powodzeniem działała przez 72 godziny bez przerwy przy użyciu stopionej cyny, w średnich temperaturach około 1200 ˚C i szczytowej temperaturze 1400 ˚C. Po testach pompa wykazywała oznaki zużycia. Jednak w ramach kolejnego etapu badań naukowcy opracowują pompę wykonaną z węglika krzemu, twardszego materiału ceramicznego, który powinien być w stanie wytrzymać znacznie dłużej.
Badania zostały wsparte finansowaniem 3,6 miliona dolarów od ARPA-E, działu badań nad energią księżycową Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych.
Proponowany system magazynowania w sieci wykorzystywałby energię elektryczną z energii słonecznej, wiatrowej lub jądrowej do podgrzewania ciekłego krzemu do bardzo wysokich temperatur, tworząc energię cieplną. W czasach dużego zapotrzebowania i niskiej produkcji energii, takich jak wieczory po zachodzie słońca, system zwracałby tę energię z powrotem do sieci za pomocą termofotowoltaiki, rodzaju ogniwa, które może zamieniać ciepło w postaci światła podczerwonego na energię elektryczną ( zobacz Gorące ogniwa słoneczne ).
Tak zwany system magazynowania energii cieplnej (TEGS) sprawdziłby się równie dobrze z węglem czy gazem ziemnym. Ale obietnica jest taka, że technologia może oferować formę taniego magazynowania energii przy obciążeniu podstawowym dla odnawialnych źródeł energii, przechowując wystarczającą ilość energii, gdy świeci słońce i wieje wiatr, aby nadal wytwarzać energię elektryczną, nawet gdy tak nie jest.
Do tej pory wkład, jaki mogą wnieść czyste źródła energii, był ograniczony wysokimi kosztami systemów akumulatorowych i ograniczonym położeniem geograficznym systemów magazynowania, takich jak elektrownie wodne pompowane.
Ciekłe metale, które można wykorzystać w pompie wysokotemperaturowej, mają również inne potencjalne zastosowania. Mogą zastąpić stopione sole w skoncentrowanych systemach energii słonecznej i umożliwić stworzenie nowych rodzajów reaktorów jądrowych chłodzonych metalem (patrz: Zrozumieć zaskakującą inwestycję Trumpa w energię słoneczną).