Камни: неожиданный источник устойчивого хранения солнечной энергии

Согласно исследованию, опубликованному в ACS Omega, будущее устойчивого хранения энергии может быть найдено в обычных материалах, таких как камни, в частности, мыльный камень и гранит, в сочетании с солнечной энергией.

Исследователи из Танзании обнаружили, что обычные горные породы, в частности мыльный камень и гранит, могут быть идеальными для хранения тепловой энергии (TES), что включает в себя накопление солнечного тепла для последующего использования.

Следующее поколение устойчивых энергетических технологий может быть построено из низкотехнологичных материалов: камней и солнца. Используя новый подход, известный как концентрированная солнечная энергия, тепло солнца сохраняется, а затем используется для сушки продуктов или выработки электроэнергии. Группа, сообщающая в ACS Omega, обнаружила, что некоторые образцы мыльного камня и гранита из Танзании хорошо подходят для хранения этого солнечного тепла, демонстрируя высокую плотность энергии и стабильность даже при высоких температурах.

Альтернатива хранения энергии

Энергия часто хранится в больших батареях, когда они не нужны, но они могут быть дорогими и требуют много ресурсов для производства. Альтернативой с более низкими технологиями является аккумулирование тепловой энергии (TES), которое собирает энергию в виде тепла в жидкости или твердом теле, таком как вода, нефть или горная порода. При высвобождении тепло может привести в действие генератор для производства электроэнергии.

Такие породы, как гранит и мыльный камень, специально образуются при высокой температуре и встречаются по всему миру, что может сделать их благоприятными материалами для ТЭС. Однако их свойства могут сильно различаться в зависимости от того, где в мире они были сформированы, что, возможно, делает некоторые образцы лучше других. В Танзании встречаются геологические пояса Кратона и Усагарана, оба содержат гранит и мыльный камень. Итак, Лилиан Деусдедит Какоко, Юсуфу Абейд Чанде Джанде и Томас Кивевеле из Африканского института науки и технологий имени Нельсона Манделы и Университета Арди хотели исследовать свойства мыльного камня и гранита, обнаруженных в каждом из этих поясов.

Эти образцы гранита (слева) и мыльного камня (справа) могут помочь накапливать солнечное тепло для производства электроэнергии. Предоставлено: адаптировано из ACS Omega, 2023 г., DOI: 10.1021/acsomega.3c00314.

Команда собрала несколько образцов горных пород из поясов и проанализировала их. Образцы гранита содержали большое количество оксидов кремния, что придавало им прочность. Однако гранит Кратона содержал другие соединения, в том числе мусковит, которые подвержены дегидратации и могут сделать породу неустойчивой при высоких температурах. В мыльном камне был обнаружен магнезит, который придавал ему высокую плотность и теплоемкость.

Свойства мыльного камня

При нагревании до температуры свыше 1800 градусов по Фаренгейту и образцы мыльного камня, и усагарский гранит не имели видимых трещин, но кратонский гранит развалился. Кроме того, мыльный камень с большей вероятностью выделял накопленное тепло, чем гранит.

• В целом, мыльный камень Craton имел наилучшие характеристики в качестве ТЭС, способного эффективно поглощать, хранить и передавать тепло, сохраняя при этом хорошую химическую стабильность и механическую прочность.
• Тем не менее, другие камни могут лучше подходить для применения TES с более низким энергопотреблением, например, для солнечной сушилки.
• Исследователи говорят, что, хотя необходимы дальнейшие эксперименты, эти образцы показывают хорошие перспективы в качестве устойчивого материала для хранения энергии.

Авторы выражают признательность за финансирование Партнерствами по расширению участия в исследованиях при Национальных академиях наук, инженерии и медицины; и Агентство США по международному развитию.

Источник

Метки: Устойчивость