Первый в мире реактор на солнечном топливе, работающий в ночное время

У химии, работающей на солнечной энергии, есть один недостаток: реакции прекращаются ночью. Теперь у ученых есть решение.

СоларПАСЕС

изображение: CONTISOL был протестирован в Кельне, Германия, с использованием моделируемого «солнца», а не реального солнечного поля, а также были смоделированы хранилище и теплообменник, поскольку тестируемой инновацией является сам реактор.посмотреть больше

1 кредит

Международные исследователи солнечной тепловой энергии успешно протестировали CONTISOL, солнечный реактор, работающий на воздухе, способный производить любое солнечное топливо, например водород, и работать днем ​​и ночью, поскольку он использует концентрированную солнечную энергию (CSP), которая может включать в себя накопление тепловой энергии.

Перспектива солнечного топлива заключается в том, что мы могли бы иметь топливо с нулевым содержанием углерода, такое как водород, без вредных для климата выбросов углерода, которые необходимы сегодня для производства водорода из природного газа, поэтому совершенствование солнечных реакторов является ключом к 100% экологически чистой энергетике в будущем.

Вместо сжигания ископаемого топлива для получения тепла, необходимого для термохимического процесса, для химических реакций, таких как расщепление H2 (водорода) от H2O, ученые тестируют различные типы реакторов, нагреваемых тепловой формой солнечной энергии, CSP, в которой используются зеркала. для концентрации солнечного потока на приемнике.

Чтобы получить тепло с нулевым выбросом углерода для термохимических реакций, которые могут работать при температурах до 1500 C, эксперты рассматривают прямое тепло CSP как более эффективный источник чистой энергии, чем электричество от фотоэлектрических систем или ветра.

Когда термохимия будет управляться солнечной энергией, на протяжении столетий будет неограниченное количество солнечного света, и никаких климатических последствий не будет. Единственным недостатком по сравнению со сжиганием ископаемой энергии является то, что ночью солнце заходит.

Ночная солнечная энергия через CSP

Теперь группа ученых из Немецкого аэрокосмического центра (DLR) при поддержке Лаборатории технологий аэрозолей и частиц CPERI/CERTH Греции построила и протестировала новую конструкцию солнечного реактора, которая включает в себя хранилище, позволяющее круглосуточно обеспечивать тепло, например, нынешний метод, использующий ископаемое топливо, но без выбросов.

Их статья «Изготовление и тестирование CONTISOL: новый приемник-реактор для дневной и ночной солнечной термохимии» была опубликована в декабре 2017 года в журнале Applied Thermal Engineering.

«Солнечные реакторы в прошлом сталкивались с проблемой того, что вы делаете ночью, когда нет солнца или даже когда проходят облака», — сказал ведущий автор статьи Джастин Лапп, ранее работавший в DLR, а теперь доцент Машиностроение в Университете штата Мэн.

Лапп объяснил, что когда температура падает, реакцию, возможно, придется остановить или замедлить скорость потока реагентов, уменьшив количество продуктов, которые вы получаете. Если реактор отключается ночью, он остывает, не просто теряя остаточное тепло, а на следующее утро начиная с нуля.

Как это работает

«Поэтому основная идея CONTISOL заключалась в том, чтобы построить два реактора вместе», — сказал он. «Один, где солнечный свет непосредственно осуществляет химическую обработку. Другая сторона для хранения энергии. В химических каналах высокие температуры материала запускают химическую реакцию, и вы получаете переход от реагентов к продуктам внутри этих каналов, а в воздушных каналах более прохладно. воздух идет спереди, а более горячий воздух выходит сзади».

Объединив возможности хранения с солнечным термохимическим реактором прямого действия, они получают лучшее от обоих миров: стабильную температуру круглосуточно, а также наиболее эффективный источник тепла для проведения реакций, поскольку он является прямым, поэтому «у вас не будет такого большого количества потерь при многократном использовании». шаги между солнечным светом и происходящей химией».

CONTISOL использует открытый воздушный ресивер, основанный на объемном воздушном ресивере, установленном на испытательной солнечной башне в Юлихе компанией DLR (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt), который может нагревать воздух до 1100 C. Там открытый воздушный ресивер забирает воздух из атмосферу и протягивает ее через небольшие каналы в монолитном материале.