O primeiro reator de combustíveis solares do mundo para a noite p

A química movida a energia solar tem uma queda - as reações param à noite. Agora os cientistas têm uma solução.

SolarPACES

imagem: O CONTISOL foi testado em Colônia, Alemanha, usando 'sóis' simulados, em vez de um campo solar real, e o armazenamento e o trocador de calor também foram simulados, porque o próprio reator é a inovação que está sendo testadaVeja mais

Crédito: DLR

Pesquisadores internacionais de energia solar térmica testaram com sucesso o CONTISOL, um reator solar que funciona com ar, capaz de produzir qualquer combustível solar como hidrogênio e funcionar dia ou noite - porque usa energia solar concentrada (CSP) que pode incluir armazenamento de energia térmica.

A promessa dos combustíveis solares é que poderíamos ter combustíveis de carbono zero, como o hidrogênio, sem as emissões de carbono prejudiciais ao clima necessárias para produzir hidrogênio a partir do gás natural hoje, portanto, aperfeiçoar os reatores solares é a chave para um futuro de energia 100% limpa.

Em vez de queimar um combustível fóssil para o calor necessário para conduzir o processo de química térmica, para reações químicas como a separação de H2 (hidrogênio) de H2O, os cientistas têm testado vários tipos de reatores aquecidos pela forma térmica de energia solar, CSP, que usa espelhos concentrar o fluxo solar em um receptor.

Para obter calor de carbono zero para reações termoquímicas - que podem operar em temperaturas de até 1.500 C - os especialistas veem o calor direto do CSP como uma fonte de energia limpa mais eficiente do que a eletricidade fotovoltaica ou eólica.

Haverá um suprimento ilimitado de luz solar ao longo dos séculos e nenhuma consequência climática quando a termoquímica for impulsionada pela energia solar. A única desvantagem em relação à queima de energia fóssil é que o sol se põe à noite.

Solar noturno através do CSP

Agora, um grupo de cientistas do Centro Aeroespacial Alemão (DLR), apoiado pelo Laboratório de Tecnologia de Aerossóis e Partículas do CPERI/CERTH Grécia, construiu e testou um novo projeto de reator solar que inclui armazenamento para fornecer calor 24 horas por dia, como o atual método de queima de combustíveis fósseis, mas sem as emissões.

Seu artigo, Fabricação e teste de CONTISOL: um novo reator receptor para termoquímica solar diurna e noturna, foi publicado em dezembro de 2017, na Applied Thermal Engineering.

"No passado, os reatores solares tiveram o problema do que você fazia à noite quando não tinha sol, ou mesmo quando as nuvens passavam", disse o principal autor do artigo, Justin Lapp, ex-DLR, e agora professor assistente de Engenharia Mecânica na Universidade do Maine.

Lapp explicou que quando a temperatura cai, a reação pode precisar ser interrompida ou a taxa de fluxo dos reagentes diminuída, reduzindo a quantidade de produtos que você sai. Se o reator desligar à noite, ele esfria, não apenas desperdiçando calor residual, mas começando do nada na manhã seguinte.

Como funciona

"Portanto, a ideia principal da CONTISOL era construir dois reatores juntos", disse ele. "Um onde a luz do sol está diretamente fazendo o processamento químico. O outro lado para armazenar energia. Nos canais químicos, as altas temperaturas do material conduzem a reação química e você obtém uma mudança de reagentes para produtos dentro desses canais, e nos canais de ar mais frios o ar entra pela frente e o ar mais quente sai por trás."

Ao combinar as capacidades de armazenamento com um reator termoquímico solar direto, eles obtêm o melhor dos dois mundos, temperaturas estáveis ​​24 horas por dia, mas também a fonte de calor mais eficiente para realizar reações porque é direta, então "você não tem tantas perdas com múltiplos etapas entre a luz do sol e a química que está acontecendo."

A CONTISOL usa um receptor ao ar livre, baseado no receptor volumétrico de ar operado em sua torre solar de teste em Julich por DLR (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt), que pode aquecer o ar a 1.100 C. Lá, um receptor ao ar livre retira o ar do atmosfera e a puxa através de pequenos canais em um material monolítico.