Innowacyjny sposób wykorzystania cząsteczek ceramicznych w technologii CST!

CST - jak to działa?

CST to specyficzny sposób wykorzystania energii słonecznej. Na terenie takich elektrowni znajdują się zwykle setki luster. Za ich pomocą promienie słoneczne są nakierowywane na odbiornik, gdzie skoncentrowana energia wykorzystywana jest do podgrzania czynnika. Najpowszechniejszym obecnie czynnikiem roboczym w CST jest stopiona sól. Tak zgromadzone ciepło jest potem wykorzystywane do napędzania silnika cieplnego, zazwyczaj parowego. Możliwe jest również wykorzystanie tego ciepła od zainicjowania reakcji termochemicznej. 

Co można osiągnąć?

Technologia opiera się na wykorzystaniu cząsteczek ceramicznych mniejszych niż pół milimetra. Zespół badaczy z CSIRO ostatnio potwierdził iż udało im się osiągnąć temperaturę czynnika równą 803°C. Są to świetne rokowania dla dalszego rozwoju i szerszej implementacji technologii CST. Umieszczenie ceramiki w centrum elektrowni pozwoliło na wzrost uzyskiwanej temperatury czynnika z 500°C do 800°C. Naukowcy zapewniają jednak, że dzięki nowej technologii możliwe jest podgrzanie czynnika do ponad 1000°C.

To ważne z punktu widzenia dekarbonizacji przemysłu. Dotychczasowe osiągi w sektorze solarnym nie pozwalały na uzyskanie ciepła wysokotemperaturowego. To właśnie temperatury powyżej 800°C są charakterystyczne dla instalacji przemysłowych. Zastosowanie cząsteczek ceramicznych pozwoliło również przezwyciężyć dotychczasowe ograniczenia w CST wynikające wyłącznie z natury czynnika roboczego. Dzięki użyciu ceramiki możliwe było zatrzymanie ciepła w czynniku nawet przez 15 godzin. 

Jak to działa?

Badania zostały przeprowadzone na terenie elektrowni CST w Newcastle. Na tę wielkoskalową instalację składa się około 400 luster. Głównym celem badań ekipy z CSIRO było znalezienie nowego czynnika roboczego dla technologii CST. Dodatkowo medium to miałoby dawać lepsze osiągi niż tradycyjnie stosowana stopiona sól, dająca zgromadzić do 600°C ciepła.

Tymczasem zastosowanie cząsteczek ceramicznych nie tylko zwiększa pojemność cieplną do ponad 1000°C, ale pozwala na magazynowanie tego ciepła. Wpływa to pozytywnie na ogólną sprawność systemu i zmniejsza koszty inwestycyjne.

Cząsteczki ceramiczne zgromadzone są na szczycie wieży CST i wypuszczane. Opadają w dół instalacji grawitacyjnie, w tym czasie absorbują skupioną energię słoneczną padającą w postaci promieni słonecznych na odbiornik. Po podgrzaniu trafiają do silosa. Wykorzystuje się je w wypadku wzrostu zapotrzebowania na energię. W takim momencie mogą m.in. posłużyć do produkcji pary dla silnika parowego.  

Technologia opracowana przez naukowców z CSIRO zapewnia takie same osiągi cieplne jak tradycyjne surowce tj. gaz i węgiel. Przy czym pozostaje ekologiczna. Idealnie sprawdza się również w obszarze przetwarzania minerałów, gdzie potrzebne jest ciepło wysokotemperaturowe. 

Źródła: PV magazine, CSIRO