Amerikanska forskare har utvecklat ett nytt material som ökar verkningsgraden i samband med att energi från solen, i form av värmeenergi, används för att generera elektricitet.
Solenergi står idag för mindre än 2 procent av den elektricitet som genereras i USA, men den siffran skulle kunna öka om kostnaderna för att generera elektricitet med hjälp av solenergi och lagra energi till nätter och molniga dagar var lägre.
En ny innovation som utvecklats under ledning av forskare från Purdue University i USA är ett viktigt steg för att elektricitet genererad med hjälp av värme från solen ska kunna konkurrera med elektricitet genererad med hjälp av fossila bränslen, som idag står för mer än 60 procent av den elektricitet som genereras i USA.
- Att lagra solenergi som värme kan redan vara billigare än att lagra energi i batterier, så nästa logiska steg är att minska kostnaden för att generera elektricitet från solens värme med den extra fördelen att inga växthusgaser släpps ut, säger Kenneth Sandhage vid Purdue University.
Ett alternativ till att omvandla solenergi till elektricitet med hjälp av solceller är termiska solkraftverk, som omvandlar solenergi till elektricitet genom att använda speglar eller linser för att koncentrera en stor mängd solljus på ett litet område, vilket genererar värme som överförs till ett smält salt. Värme från det smälta saltet överförs sedan till en arbetsvätska som expanderar och driver en turbin för att generera elektricitet.
För att göra elektricitet från termisk solkraft billigare måste mer elektricitet genereras med samma mängd värme, vilket betyder att turbinen måste köras med högre temperatur. Problemet är emellertid att de värmeväxlare som överför värme från det smälta saltet till arbetsvätskan idag är gjorda av rostfritt stål eller nickelbaserade legeringar som blir för mjuka vid de högre temperaturer som önskas och det högre trycket hos arbetsvätskan.
Inspirerad av de kompositmaterial som hans forskningsgrupp tidigare skapat för att klara av de höga temperaturerna och höga trycket i till exempel raketmunstycken till raketer med fast bränsle arbetade Kenneth Sandhage tillsammans med Asegun Henry, nu vid Massachusetts Institute of Technology, för att ta fram ett liknande kompositmaterial för att göra värmeväxlare mer tåliga.
Det nya kompositmaterialet består av det keramiska materialet zirkoniumkarbid och metallen volfram och en ekonomisk analys visar att det genom att skala upp den tillverkningsprocess som används av forskarna skulle vara möjligt att tillverka värmeväxlare av det nya materialet till en jämförbar eller lägre kostnad än för de värmeväxlare som används idag.