एक गर्म के रूप में लावा नई समग्र सौर ऊर्जा सस्तीता में क्रांति ला सकता है

पर्ड्यू विश्वविद्यालय के नेतृत्व में एक टीम ने एक नए सौर समग्र का अनावरण किया जो एक दक्षता और लागत दोनों में केंद्रित सौर ऊर्जा संयंत्रों में सुधार कर सकता है, एक नए अध्ययन के अनुसार प्रकृति पिछले सप्ताह। जॉर्जिया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी, यूनिवर्सिटी ऑफ विस्कॉन्सिन-मैडिसन और ओक रिज नेशनल लेबोरेटरी के बीच यह सहयोग अमेरिका में सौर के वर्तमान उपयोग को बढ़ाने की उम्मीद करता है, जो हमारी बिजली उत्पादन का 2 प्रतिशत से भी कम पर रहता है। लेकिन टीम की नई सामग्री केंद्रित सौर ऊर्जा उद्योग में क्रांति ला सकती है।

"मुझे लगता है कि हम तांत्रिक रूप से करीब हैं," पर्ड्यू प्रोफेसर केनेथ सैंडहागे बताते हैं श्लोक में.

समग्र, सेरेक एमिक ज़िरकोनियम कार्बाइड और मिले अल टंगस्टन से बना है, "सीरमेट्स" नामक सामग्रियों की श्रेणी में आता है, जो उच्च तापमान और दबाव का सामना करने की उनकी क्षमता के लिए जाना जाता है। द्वितीय विश्व युद्ध के बाद जेट इंजनों में उनके उपयोग के लिए लोकप्रिय, अमेरिकी वायु सेना (जो लोग शब्द को गढ़ा था) "cermets" हवाई जहाज और अंतरिक्ष रॉकेट के लिए एक चलते-फिरते बन गए हैं। और हिप रिप्लेसमेंट।

पर्ड्यू टीम ने सेरमेट के गुणों पर ध्यान दिया और इसे परीक्षण करने के लिए एक नया उच्च तापमान वातावरण मिला: केंद्रित बिजली संयंत्र।

खेतों या छतों पर स्थापित निष्क्रिय पैनलों के साथ एक विशिष्ट फोटोवोल्टिक सौर खेत के लिए विरोध किया, केंद्रित सौर ऊर्जा संयंत्र मूल रूप से एक आवर्धक कांच के नीचे जलती हुई चींटियों के बड़े पैमाने पर, अच्छी तरह से इरादा संस्करण हैं। ये पौधे सूर्य से ऊर्जा को केंद्रित करने के लिए दर्पण या लेंस का उपयोग करते हैं। मृत चींटियों के बजाय, हम पिघले हुए लवण में स्थानांतरित हो जाते हैं। स्टेनलेस स्टील या निकल-आधारित मिश्र धातुओं से बने प्लेटों का उपयोग लवण से तरल पदार्थ को स्थानांतरित करने के लिए किया जाता है जो एक टरबाइन को स्पिन करने के लिए फैलता है, जो अंत में आपको बिजली देता है। पर्ड्यू ने प्रश्न में तरल पदार्थ के रूप में सुपरक्रिटिकल सीओ 2 का उपयोग किया, उर्फ ​​सीओ 2 ऐसे उच्च तापमान और दबावों पर कि यह एक तरल या गैस के बीच कहीं मौजूद है।

सूरज से गर्मी इकट्ठा करने की इस तकनीक का मतलब है कि केंद्रित बिजली संयंत्र मिलते हैं गरम । गर्मी को स्थानांतरित करने के लिए इस्तेमाल की जाने वाली प्लेटों की सामग्री प्रणाली में एक अड़चन है - वर्तमान स्टेनलेस स्टील या निकल-आधारित मिश्र धातु नरम होने से पहले 550 डिग्री सेल्सियस के आसपास की क्षमता रखती है, हमारे सौर मंडल के सबसे गर्म ग्रह शुक्र की तुलना में 100 डिग्री अधिक गर्म है।

ओक रिज नेशनल लेबोरेटरी में यांत्रिक परीक्षणों के बाद, टीम ने नए कंपोजिट को लगभग 750 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करने की अनुमति दी, जो कि लावा के ठंडे पक्ष पर है। पर्ड्यू का सेरमेट भी वर्तमान उद्योग मानक के अनुसार दो से तीन गुना प्रवाहकीय है।

चिलचिलाती गर्मी के स्तर को प्राप्त करने के अलावा, यह तापमान अंतर एक संयंत्र को अपनी गर्मी को बिजली रूपांतरण में 20 प्रतिशत से अधिक करने की अनुमति देता है। स्केल-अप किया गया, सिरेमिक-मेटल कम्पोजिट से न्यूफ़ाउंड दक्षता वर्तमान सामग्रियों की तुलना में सस्ती होगी और बहुत अधिक मात्रा में डाइऑक्साइड के उत्सर्जन को कम करने में मदद कर सकती है।

सिरेमिक-धातुओं के रूप में प्रभावशाली हो सकता है, टीम ने पहले जंग के साथ मुद्दों का सामना किया, क्योंकि सुपरक्रिटिकल सीओ 2 प्लेटों को ऑक्सीकरण करेगा, उनकी उत्पादकता को कम करेगा। लेकिन बुनियादी रसायन विज्ञान की अवधारणाओं पर ड्राइंग, यह पता लगा कि cermet प्लेटों की सतह के लिए एक तांबे की परत को जोड़ने और सुपरक्रिटिकल CO2 के कार्बन मोनोऑक्साइड के 50 मिलियन प्रति मिलियन भागों को जोड़ना समस्या को कम करता है। टीम ने नई सामग्री के लिए एक पेटेंट प्रस्तुत किया है।

2018 तक, केंद्रित सौर ऊर्जा संयंत्र प्रति वर्ष अमेरिका के लिए लगभग 1,400 मेगावाट ऊर्जा का उत्पादन करते हैं। हालांकि यह वर्तमान में पारंपरिक फोटोवोल्टिक्स का उपयोग करके धूप की फसल लेने के लिए सस्ता है, इसे संग्रहीत करने के लिए बैटरी महंगी हैं - यह वास्तव में गर्मी को संग्रहीत करने के लिए सस्ता है, जैसा कि केंद्रित सौर द्वारा किया जाता है। इस नए सम्मिश्रण के साथ, ऊष्मा एकत्रित करने की लागत गिरती है। रात के समय सौर द्वारा प्रस्तुत ऊर्जा के अंतर को पाटने में मदद करने की क्षमता के साथ संयुक्त, यह केंद्रित सौर को अधिक प्रतिस्पर्धी बनाता है।

"मुझे लगता है कि यह सामग्री इंजीनियरिंग में एक रोमांचक समय है," सैंडहाज टिप्पणी करते हैं। “बहुत गंभीर समस्याएं हैं जिनका हम सामना करते हैं, लेकिन यह सही सामग्री में लाने के लिए इंजीनियरिंग के कठिन परिश्रम करने, सही डिजाइन में लाने और समस्याओं को खत्म करने की बात है। हम उस भूमिका को लेकर उत्साहित हैं जो हम निभा सकते हैं। ”