La energía solar representa menos del 2 por ciento de la electricidad de los EE. UU., Pero podría compensar más que eso si el costo de la generación de electricidad y el almacenamiento de energía para su uso en días nublados y durante la noche fueran más baratos.
Un equipo dirigido por la Universidad de Purdue desarrolló un nuevo material y proceso de fabricación que haría que una forma de utilizar la energía solar, como energía térmica, fuera más eficiente en la generación de electricidad.
La innovación es un paso importante para poner la generación de calor solar a electricidad en competencia de costos directos con los combustibles fósiles, que generan más del 60 por ciento de la electricidad en los EE. UU.
"Almacenar energía solar como calor ya puede ser más barato que almacenar energía a través de baterías, por lo que el siguiente paso es reducir el costo de generar electricidad a partir del calor del sol con el beneficio adicional de cero emisiones de gases de efecto invernadero", dijo Kenneth Sandhage, Purdue's ReillyProfesor de Ingeniería de Materiales.
La investigación, que se realizó en Purdue en colaboración con el Instituto de Tecnología de Georgia, la Universidad de Wisconsin-Madison y el Laboratorio Nacional de Oak Ridge, publicada en la revista Naturaleza .
Este trabajo se alinea con la celebración Giant Leaps de Purdue, reconociendo los avances globales de la universidad para una economía y un planeta sostenibles como parte del 150 aniversario de Purdue. Este es uno de los cuatro temas del Festival de Ideas de la celebración de un año, diseñado para mostrar a Purdue como uncentro intelectual para resolver problemas del mundo real.
La energía solar no solo genera electricidad a través de paneles en granjas o techos. Otra opción son las plantas de energía concentrada que funcionan con energía térmica.
Las plantas de energía solar concentrada convierten la energía solar en electricidad mediante el uso de espejos o lentes para concentrar mucha luz en un área pequeña, que genera calor que se transfiere a una sal fundida. El calor de la sal fundida se transfiere a un "trabajo""dióxido de carbono fluido y supercrítico, que se expande y funciona para hacer girar una turbina para generar electricidad".
Para que la electricidad de energía solar sea más barata, el motor de la turbina necesitaría generar aún más electricidad para la misma cantidad de calor, lo que significa que el motor necesita funcionar más caliente.
El problema es que los intercambiadores de calor, que transfieren el calor de la sal fundida caliente al fluido de trabajo, actualmente están hechos de acero inoxidable o aleaciones a base de níquel que se ablandan demasiado a las temperaturas más altas deseadas y a la presión elevada del carbono supercríticodióxido.
Inspirado por los materiales que su grupo había combinado previamente para hacer materiales "compuestos" que pueden manejar altas temperaturas y presiones para aplicaciones como boquillas de cohetes de combustible sólido, Sandhage trabajó con Asegun Henry, ahora en el Instituto de Tecnología de Massachusetts, para concebirun compuesto similar para intercambiadores de calor más robustos.
Dos materiales se mostraron prometedores juntos como un compuesto: el carburo de circonio cerámico y el tungsteno metálico.
Los investigadores de Purdue crearon placas del compuesto de cerámica y metal. Las placas albergan canales personalizables para adaptar el intercambio de calor, en base a simulaciones de los canales realizados en Georgia Tech por el equipo de Devesh Ranjan.
Las pruebas mecánicas del equipo de Edgar Lara-Curzio en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge y las pruebas de corrosión del equipo de Mark Anderson en Wisconsin-Madison ayudaron a demostrar que este nuevo material compuesto podría adaptarse para resistir con éxito la alta temperatura, el dióxido de carbono supercrítico de alta presión necesariopara generar electricidad de manera más eficiente que los intercambiadores de calor actuales.
Un análisis económico realizado por investigadores de Georgia Tech y Purdue también mostró que la fabricación a escala de estos intercambiadores de calor podría realizarse a un costo comparable o menor que el de los de acero inoxidable o de aleación de níquel.
"En última instancia, con un desarrollo continuo, esta tecnología permitiría la penetración a gran escala de energía solar renovable en la red eléctrica", dijo Sandhage. "Esto significaría reducciones dramáticas en las emisiones de dióxido de carbono de la producción de electricidad producidas por el hombre".
Un video de YouTube está disponible en http://youtu.be/PMC3EE19ouw .
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Purdue . Original escrito por Kayla Wiles. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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