Nowatorski odbłyśnik słoneczny usprawni rozwiązania oparte na skoncentrowanej energii słonecznej
Energia słoneczna odegra kluczową rolę w procesie ograniczenia emisji i walki ze skutkami postępującej zmiany klimatu. Moduły fotowoltaiczne wytwarzają energię elektryczną poprzez bezpośrednie wzbudzanie materiałów półprzewodnikowych. Z kolei technologie wykorzystujące skoncentrowaną energię słoneczną wykorzystują odbłyśniki – lustra, które skupiają promienie słoneczne w celu wytwarzania ciepła, które można wykorzystać bezpośrednio w procesach przemysłowych (mówimy wtedy o skoncentrowanej energii cieplnej) lub magazynować w celu nieustannego wytwarzania energii elektrycznej. Technologie te mogą również umożliwić ekologiczne wytwarzanie wodoru dzięki wykorzystaniu procesów termokatalizy lub fotokatalizy. Elastyczne technologie oparte na skoncentrowanej energii słonecznej są jednym z najbardziej obiecujących rozwiązań dla dużych zakładów produkcyjnych, jednak komercyjne odbłyśniki słoneczne nie są obecnie w stanie zaspokoić wszystkich potrzeb tych odbiorców. Objęty ochroną patentową zakrzywiony odbłyśnik słoneczny RST opracowany przez spółkę Tewer Engineering(odnośnik otworzy się w nowym oknie), dawniej znaną pod nazwą Thermal Power Engineering, rozwiązuje te problemy i może być używany we wszystkich trzech obszarach zastosowań. Finansowany ze środków Unii Europejskiej projekt AUTO-RST pozwolił na wspieranie rozwoju tego nowatorskiego rozwiązania technicznego oraz opracowanie szybkich i tanich procesów produkcyjnych umożliwiających jego wytwarzanie na dużą skalę, co umożliwi jego komercjalizację.
Skupiające odbłyśniki słoneczne – wyzwania związane z materiałami i konstrukcją
Większość odbłyśników słonecznych wykorzystuje warstwę szkła w postaci lustra pokrytego srebrem, przyklejoną do warstwy stali. Taka konstrukcja powoduje dużą kruchość przy silnych wiatrach oraz jest bardzo wrażliwa na zmiany temperatury. Jak twierdzi Marco Antonio Carrascosa Pérez, dyrektor naczelny Tewer Engineering i koordynator projektu AUTO-RST: „ze względu na różne współczynniki rozszerzalności cieplnej szkła i stali zmiany temperatury mogą zmienić promień krzywizny i właściwości optyczne odbłyśnika. Oprócz coraz powszechniejszych fal upałów problem stanowi także nagrzewanie się warstwy stali stanowiącej podstawę konstrukcji w wyniku odbijania promieni słonecznych od srebrnych luster zamontowanych z tyłu urządzenia, co może doprowadzić do stopienia kleju spajającego obie warstwy”.
RST: pionierski zakrzywiony odbłyśnik przekracza oczekiwania
Innowacyjna konstrukcja odbłyśnika RST obejmuje dwie warstwy szkła w postaci lustra pokrytego srebrem i aluminium, które oddziela warstwa pianki. Ze względu na konstrukcję złożoną z dwóch warstw szkła twórcom rozwiązania udało się wyeliminować efekt rozszerzalności cieplnej. Aluminiowe tylne lustro odbija szkodliwe promienie UV, eliminując niepożądane zjawiska. Co więcej, połączenie dwóch warstw szkła nadaje całej konstrukcji większą sztywność, umożliwiając zapewnienie odpowiednio wysokiej jakości optycznej odbłyśnika w warunkach dużego obciążenia. Dodatkowo, jak wyjaśnia Carrascosa: „Konfiguracja odbłyśnika RST umożliwiła nam opracowanie bardzo cienkiego przedniego lustra, które pozwoliło na zwiększenie współczynnika odbicia światła do 95,5 % i osiągnięcie niezrównanej sprawności całego urządzenia”. Większość komercyjnych zakrzywionych odbłyśników do zastosowań w heliostatach(odnośnik otworzy się w nowym oknie) charakteryzuje się powierzchnią wynoszącą do 4 metrów kwadratowych oraz jakością optyczną sięgającą 1,2–1,4 mrad – jednostki określającej możliwość skupienia światła. Im mniejsza wartość, tym lepsze są właściwości odbłyśnika. Zespół projektu AUTO-RST postanowił opracować proces produkcji swojego odbłyśnika RST na szeroką skalę, który pozwoli na osiągnięcie jakości optycznej na poziomie poniżej 0,8 mrad przy kosztach metra kwadratowego odbłyśnika porównywalnych z kosztami konkurencyjnych rozwiązań. „Udało nam się znacząco przekroczyć nasze założenia techniczne – uzyskaliśmy odbłyśniki o powierzchni 7,2 metra kwadratowego, charakteryzujące się jakością optyczną na poziomie 0,4–0,6 mrad. Co więcej, ograniczyliśmy występowanie błędów optycznych o 50 %, zwiększyliśmy współczynnik odbicia we wszystkich warunkach środowiskowych i zagwarantowaliśmy doskonałą odporność rozwiązania na korozję. Innymi słowy, w ciągu 20-minutowego cyklu produkcyjnego wytwarzamy największy odbłyśnik na świecie, a koszty produkcji nie przekraczają naszych założeń”, wyjaśnia z entuzjazmem Carrascosa. Zautomatyzowane linie montażowe(odnośnik otworzy się w nowym oknie) spółki Tewer już teraz wytwarzają ogromne odbłyśniki o wysokiej jakości optycznej w tempie niemal dwukrotnie szybszym niż poprzednie linie w dwóch elektrowniach. Zespół opracowuje również odbłyśniki paraboliczne na potrzeby produkcji ciepła i wodoru. Dzięki rezultatom projektu AUTO-RST technologie oparte na skoncentrowanej energii słonecznej mogą przeżyć prawdziwy rozkwit.
