Багаторічні експерименти із запасанням концентрованої енергії Сонця у високотемпературних акумуляторах дозволили дослідникам з Австралії CSIRO знайти цікаве рішення. Вони відмовилися від традиційної в таких випадках системи на основі розплавів солей на користь керамічного пилу, що вільно падає, з частинок субміліметрового розміру, чим одразу підвищили температуру накопичення з 600 до 800 °C.
Дослідна установка зі збору концентрованої сонячної енергії від віддзеркалень близько 400 дзеркал зібрана в Ньюкаслі (штат Новий Південний Уельс) під патронажем Австралійської організації наукових і промислових досліджень Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation, більш відомої як CSIRO. Це найпотужніша сонячна термальна система в Південній півкулі і єдина в Австралії. Майданчик служить для проведення експериментів і не призначений для комерційної експлуатації.
Чотири сотні дзеркал фокусуються на невеликому робочому об’ємі акумулятора енергії нагорі вежі. Раніше команда дослідників CSIRO підбирала склади сольових розчинів, які плавляться під впливом сфокусованих сонячних променів і можуть довго зберігати високу температуру для будь-яких цілей, наприклад, для вироблення електричної енергії або для прямого використання накопиченого тепла.
Максимальна температура для розплавів солей, якої вдалося досягти, не перевищувала 600 °C. Інші теплоносії показували гірший результат, забезпечуючи нагрівання до 400 °C. Тим часом підвищення температури теплоносія дало б змогу використовувати накопичене тепло для цілого спектра промислових процесів аж до плавлення металів, що дало б надію коли-небудь відмовитися від спалювання викопних ресурсів для забезпечення енергоємних виробництв.
Тому фахівці CSIRO перейшли на експерименти з керамічними теплоносіями, температура яких здатна досягати 1000 °C. І не дарма: було знайдено рішення, коли керамічні частинки субміліметрового розміру, які вільно падають під дією земної гравітації та пофарбовані в чорний колір, пролітають крізь пронизаний сфокусованими сонячними променями простір вежі, нагріваючись до найвищих температур. Розігріті таким чином частинки скупчуються в нижньому відсіку вежі, де розміщуються теплообмінники. Частинки тримають нагрівання протягом 15 годин і можуть бути використані в будь-який момент протягом цього часу.
У процесі оптимізації роботи установки виникла проблема: частинки кераміки розмірами менше половини міліметра поступово опускаються, відкриваючи дорогу сонячним променям, які наскрізь просвічують робочий об’єм і нічому не передають свою енергію. Щоб цього не відбувалося, довелося створити систему жолобів, які підхоплюють падаючі частинки і повторно розподіляють їх робочим об’ємом.
Під час експериментів вдалося створити накопичувач тепла з температурою носія 803 °C. У перспективі розробники мають намір підняти цю температуру до 1000 °C.
Читайте також:
Не треба так близько ставити дзеркала.