Heliogen, die konzentrierte Solaranlage erzeugt Temperaturen von 1500 °C

Ein neuer Fortschritt in der konzentrierten Sonnenenergie macht Temperaturen von 1500 ° C (2.700 ° F) nur durch Sonnenlicht möglich.

Die durch konzentrierte Solarenergie erzeugte Wärme kann zur Erzeugung von Strom und sauberen Brennstoffen oder zum Antrieb industrieller Prozesse verwendet werden.

Eine Technologie, die helfen kann befreie die Welt vom Öl.

Konzentrierte Solarenergie: Turbo Erneuerbare

Konzentriertes Solar
Eine Draufsicht auf Heliogens konzentrierte Solar-„Raffinerie“. Die Konvektionsspiegel sind kleiner als die herkömmlichen.

Der Bedarf an sauberen, kohärenten und erneuerbaren Energiequellen war noch nie so dringend wie heute. Steigende Energiepreise drohen, die Inflation wieder anzukurbeln und das Wirtschaftswachstum zu verlangsamen. Die Kontrolle fossiler Brennstoffe hat bereits Kriege verursacht und könnte neue verursachen. Fossile Brennstoffe verursachen weiterhin Treibhausgasemissionen, was es schwierig macht, das Problem des Klimawandels zu lösen.

Was ist mit erneuerbaren Energien?

Während erneuerbare und kohlenstoffarme Energiequellen mehr denn je genutzt werden, ist keine von ihnen perfekt. Solar und Wind sind sehr sauber und immer billiger, aber sie haben ein Energiespeicherproblem. Die Batterien, die zum Speichern dieser Energie benötigt werden, erfordern Seltenerdmetalle, die komplex zu extrahieren sind und zunehmend nachgefragt werden. Wasserkraft ist groß, kann aber negative Auswirkungen auf das Flussökosystem haben. Atomkraft ist immer noch schwer zu verkaufen.

In diesem Szenario, in dem die Welt nach Wegen sucht, viel Energie zu produzieren oder die Probleme der Quellen zu lösen, die wir haben, wird die Geschichte von Heliogen geboren.

Heliogen ist ein Technologieunternehmen für erneuerbare Energien vom Unternehmer gegründet Bill Gross. Er nimmt ein bestehendes Modell neu auf: Er will eine „konzentrierte Sonne“ mit einer riesigen und äußerst präzisen Lupe und einigen wirklich heißen Steinen bauen.

Die erste konzentrierte solare "Raffinerie"

Konzentriertes Solar
Im Vordergrund der Kontrollturm (nein, es ist nicht Saurons Auge, hör auf), der die Drehung der Spiegel steuert

In Lancaster, Kalifornien, einer Stadt in der Mojave-Wüste, hat Heliogen eine Miniaturversion seiner Solarraffinerie gebaut. Ein konzentriertes Sonnensystem ist nichts Neues. Es ist seit den 60er Jahren kommerziell in Betrieb, und seine erste Verwendung geht auf Archimedes zurück, um die römischen Flotten zu verbrennen. Diese Art von System verbessert jedoch die konzentrierte Solarenergie auf unglaubliche Weise.

Wie wird ein Heliogen-Implantat hergestellt?

Im Wesentlichen sind dies viele kreisförmig angeordnete Spiegel, die das Sonnenlicht auf ein hohes Ziel reflektieren. Konzentrierte Solarenergie verwendet Sonnenlicht, um dieses Ziel (das Wasser, geschmolzenes Salz oder sogar etwas Festes sein kann) auf sehr hohe Temperaturen zu erhitzen.

Wird diese Wärme für andere Zwecke als die Stromerzeugung genutzt, spricht man von konzentrierter Solarthermie.

Die Testanlage von Heliogen hat 400 Spiegel, und das ist ein Zehntel der Größe, die das Unternehmen entwickeln will.

Selbst mit dieser geringen Anzahl von Spiegeln erzielte das konzentrierte Solar von Heliogen erstaunliche Ergebnisse. Sein Betrieb erzeugte, wie erwähnt, Temperaturen bis zu 1500 ° C (2732 ° F). Zum Vergleich: Die meisten bestehenden konzentrierenden Solaranlagen in voller Größe sind in der Lage, Temperaturen im Bereich von 400 ° bis 500 ° C zu erzeugen.

Wie haben sie das gemacht?

Der Fortschritt von Heliogen wird durch modernste Software ermöglicht. Mit künstlicher Intelligenz und einer Reihe von Kameras werden die Spiegel (Heliostaten genannt) durch Mikroanpassungen ihrer Position während des Tages so fokussiert wie möglich auf das Ziel gehalten. So viel mehr Sonnenlicht fällt ein und erzeugt mehr Wärme als bisher möglich war.

Es ist wichtig zu bedenken, dass es sich technisch gesehen um eine Solarthermieanlage handelt.

Im Gegensatz zu Solarmodulen nutzt dieses konzentrierte Solarprojekt nicht den photovoltaischen Effekt, um Sonnenlicht direkt in Strom umzuwandeln.

Bei diesem Projekt geht es um Wärmeerzeugung. Eine Wärme, die dann zur Stromerzeugung genutzt werden kann, und zwar sehr effizient, aber auch darüber hinaus.

Welche?

Viele Industrien verwenden in ihren Herstellungsprozessen wie Gießen oder Zementherstellung intensive Hitze und verbrennen oft Brennstoffe, um diese hohen Temperaturen zu erzeugen. Die Heliogen-Raffinerie ist in der Lage, ähnliche Temperaturen ohne Verbrennung von Brennstoffen zu erzeugen und könnte in Zukunft diese Industrien mit Wärme versorgen. Die dabei entstehende Wärme ist hoch genug, um auch Wasserstoff durch Elektrolyse zu erzeugen.

Wenn Sie umweltfreundlichen Wasserstoff produzieren können, ist dies ein Game Changer. Langfristig wollen wir das Unternehmen für grünen Wasserstoff sein.

Bill Gross, Heliogen
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Bill Gross

Wird Wärmeenergie nicht sofort genutzt, kann sie auch in einfachen Altgesteinen gespeichert werden, die in einem gut isolierten Speicher tagelang oder sogar bis zu einer Woche heiß bleiben können. Ihre Energie kann dann bei Bedarf genutzt oder möglicherweise sogar an einen Ort geschickt werden, der Wärme benötigt.

Verglichen mit den Schwierigkeiten, den von der Sonne produzierten Strom zu speichern, ist dies ein Kinderspiel.

Wie kann konzentrierter Solarstrom großflächig eingesetzt werden?

Gross hofft, den Prozess zu verbessern, indem er die gleichen Ergebnisse mit immer kleineren Heliostaten erzielt. Seine sind bereits kleiner als üblich, was eine Massenproduktion zu einem niedrigeren Preis als heute ermöglichen würde.

Die Hoffnung ist, dass dies zusammen mit anderen Verfeinerungen des Systems dazu beitragen wird, die Kosten für Energie zu senken, die aus konzentrierter Solarenergie erzeugt wird, bis sie billiger ist als Energie aus fossilen Brennstoffen.

Heute kostet es etwas mehr, aber nicht viel.

Und im Vergleich zu großen Gruppen von Solarmodulen sind Solarraffinerien immer noch etwas teurer in Bau und Betrieb. Aber die Kosten sollen sinken.

Konzentrierte Solarenergie könnte die Produktion radikal verändern

Die große Vision von Gross ist der Bau vieler konzentrierter Solarraffinerien auf der ganzen Welt, die ihre Wärme für industrielle Prozesse nutzen.

Der von diesen Raffinerien produzierte Strom würde riesige Mengen an billigen „HelioFuels“ erzeugen, beginnend mit Wasserstoff. Da Wasserstoff-Brennstoffzellen extrem effizient sind und alles vom U-Boot bis zum Laptop betreiben können, wäre dies ein großer Schritt zur Sanierung der Energieversorgung.

Ähnliche Ideen existieren und wurden an anderer Stelle verwendet, um Düsentreibstoff sauber zu produzieren, ein weiterer industrieller Prozess, der normalerweise die Verbrennung fossiler Brennstoffe erfordert, um hohe Temperaturen zu erzeugen.

Die Verringerung der COXNUMX-Emissionen durch die weit verbreitete Nutzung konzentrierter Solarenergie könnte erheblich sein.

Die alleinige Herstellung von Beton es ist für 8 bis 10 % aller weltweiten Emissionen verantwortlich. Fast 40 % dieser Emissionen werden durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe verursacht, die zur Erzeugung von Wärme für den Produktionsprozess benötigt werden. Eine schnelle Berechnung, selbst im Hinterkopf, legt nahe, dass, wenn konzentrierte Solarenergie verbrannte fossile Brennstoffe allein in der Betonherstellung durch Wärme ersetzt, Die globalen CO4-Emissionen würden um bis zu XNUMX% sinken.

Zum Vergleich: Italien, Frankreich, Großbritannien und Brasilien gleichzeitig und gleichzeitig auf Null gesetzt.

Nicht schlecht für einen Spiegel.