Energia słoneczna w dzień i w nocy
W elektrowniach skupiających energię słoneczną wykorzystuje się zwierciadła, które skupiają wiązkę promieni podobnie jak lupa. Ciepło najczęściej napędza konwencjonalną turbinę lub silnik, który wytwarza elektryczność. Magazynowanie nadmiaru ciepła słonecznego w celu wykorzystania w warunkach braku nasłonecznienia pozwala istotnie poprawić sprawność i bezpieczeństwo energetyczne związane z nieregularnymi źródłami energii odnawialnej. Reakcje redoks (redukcji i utleniania) z udziałem stałych tlenków są szczególnie obiecujące, jeśli chodzi o magazynowanie energii termochemicznej ze względu na dużą wydajność magazynowania i uwalniania energii. Finansowany ze środków UE projekt STOLARFOAM (Thermochemical storage of solar heat via advanced reactors/heat exchangers based on ceramic foams) przyczynił się do udoskonalenia technologii magazynowania ciepła. Aktualnie stosowane wieże słoneczne magazynują ciepło jawne poprzez zmianę temperatury w porowatych stałych materiałach ceramicznych, takich jak materiały o strukturze plastra miodu. Ciepło jest uwalniane podczas godzin pozbawionych światła słonecznego. Przełomowa innowacja opracowana w projekcie STOLARFOAM polega na połączeniu efektywnego przenikania ciepła cechującego struktury piankowe z doskonałym obiegiem termochemicznym par tlenków uczestniczących w reakcji redoks. Zespół wykorzystał po raz pierwszy do odprowadzania ciepła pianki ceramiczne wykonane częściowo lub w całości z materiałów tlenków redoks. W laboratoryjnych badaniach przesiewowych tlenków par redoks jako najlepszą wybrano parę tlenków kobaltu (Co3O4/CoO). Zbadano struktury plastra miodu i pianki z Co3O4. Porowate ceramiczne materiały o strukturze plastra miodu i pianki przetestowano pod kątem magazynowania samego ciepła jawnego oraz hybrydowego magazynowania ciepła jawnego/termochemicznego po pokryciu Co3O4 w różnych ilościach. Wykorzystując modułowość istniejących systemów magazynowania ciepła jawnego, zespół opracował koncepcję kaskadowego magazynowania termochemicznego, opartą na specjalnie dostosowanych kaskadach różnych struktur porowatych i par tlenków redoks, aby jak najlepiej zoptymalizować przenikanie ciepła. Złożono wniosek o objęcie ochroną praw własności intelektualnej tego pionierskiego rozwiązania z zakresu magazynowania energii cieplnej. Znaczące wydłużenie czasu pracy elektrowni w okresach, gdy brak jest światła słonecznego, daje nadzieję na skonstruowanie całkowicie solarnych elektrowni, które wniosą ogromny wkład w walkę z emisjami i zmianą klimatu.
Słowa kluczowe
Energia słoneczna, termochemiczne, magazynowanie energii, elektrownie, redoks, tlenki, pianki ceramiczne
