Solární termální past. Kredit: Casati et al. (2024), Device.

Snahy o snižování emisí uhlíku vedou k mohutné výstavbě solárních a větrných farem, výrobě vodíku, také masy nabíjitelných baterií a k mnoha dalším inovacím. Má to ale háček. Všechny tyhle technologie ve skutečnosti spoléhají na starý dobrý a hodně špinavý těžký průmysl. Ten vyrábí potřebnou ocel, cement nebo třeba sklo spalováním ohromného množství fosilních paliv. Při výrobě těchto komodit je přitom obvykle nutné překročit 1 000°C.

Emiliano Casati. Kredit: ETH Zürich.

Jak rozetnout tenhle nepěkný začarovaný kruh? Výzkumné týmy po celém světě vyvíjejí nové materiály a ladí průmyslové procesy, čím situaci pozvolna zlepšují. Emiliano Casati z ETH Zürich a jeho spolupracovníci přicházejí s radikálním řešením. Chtějí postavit klasické průmyslové procesy, které polykají energii jako smyslů zbavené, na solárních technologiích.

Podobné pokusy se objevily již dřív. Ale doposud narážely na hranici teploty 1 000°C, kterou bylo pro tyto technologie obtížné překonat. Neměly dostatečný výkon a jejich provoz byl velice nákladný. Těžký průmysl až doposud ohrnoval nad solárními technologiemi nos.

Logo. Kredit: ETH Zürich.

Casati a spol. postavili průlomovou solární tepelnou past (solar thermal trap), ve které sluneční záření vytvořilo doposud nevídanou teplotu 1 050°C. Tepelnou past tvoří tyč z poloprůhledného syntetického křemene a neprůhledný keramický, nebo přesněji řečeno karborundový absorbér z karbidu křemíku, který efektivně převádí záření na teplo. V experimentu vystavili zařízení koncentrovanému záření, odpovídajícímu 136 násobku záření přicházejícího ze Slunce (nebo-li ekvivalent záření 136 sluncí, často se zkracuje jen na 136 sluncí - z anglického 136 suns; 1 slunce pro podmínky zemského povrchu AM _1.5 G odpovídá 100 mW/cm²), přičemž teplota absorbéru dosáhla zmíněné rekordní teploty. Teplota křemenné tyče přitom zůstala na „příjemných“ 600°C.

Pro tepelnou past je to obdivuhodný výkon. Jak říká Casati, dřívější výzkum tepelných pastí dostáhl maximálně teploty 170°C. Jejich nová technologie dokládá, že to jde vytáhnout (nejspíš podstatně) nad 1 000°C. Jde o zásadní průlom, který tepelným pastem otevírá cestu do těžkého průmyslu. Navíc, teplota není všechno. Jde také o účinnost takového zařízení.

U tepelné pasti Casatiho týmu se osvědčilo použití křemenné tyče, která zajišťuje velmi vysokou účinnost. Slouží jako součást solárního přijímače (solar receiver). To znamená, že pro dosažení a udržení určité teploty stačí podstatně méně slunečního záření. Badatelé zjistili, že nestíněný solární přijímač dosahuje při teplotě 1 200°C účinnosti 40 procent, což je ekvivalent záření 500 sluncí. Křemenná tepelná past funguje se 70procentní účinností při stejné teplotě a koncentraci záření. Nestíněná tepelná past by potřebovala ekvivalent 1 000 sluncí, aby dosáhla srovnatelného výkonu. Výzkum pokračuje, solární tepelné pasti se budou ještě zlepšovat.

Video: 'Drop-in fuels from sunlight and air' with Professor Aldo Steinfeld

Literatura

Popular Mechanics 21. 5. 2024.

Device online 15. 5. 2024.