domingo, 28 de outubro de 2018

Novo material, usa o calor do sol para produzir eletricidade mais barata

Uma equipe liderada pela Universidade de Purdue desenvolveu um novo material e processo de fabrico para uma nova maneira de usar a energia solar, como energia térmica,  para produção de eletricidade de maneira mais eficiente.



A inovação é um passo importante para transformar o calor solar em eletricidade e competir com os combustíveis fósseis, que são os responsáveis por produzir mais de 60% da eletricidade nos EUA.

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  • "Armazenar energia solar como o calor pode ser mais barato do que armazenar energia elétrica em de baterias, então o próximo passo é reduzir o custo da produçao de eletricidade através do calor solar com o benefício de emissões zero de gases de efeito estufa", disse Kenneth Sandhage, Reilly Professor da Purdue. Engenharia de Materiais.

A pesquisa, que foi feita em Purdue em colaboração com o Instituto de Tecnologia da Geórgia, a Universidade de Wisconsin-Madison e Oak Ridge National Laboratory, foi publicado na revista Nature .

As usinas de energia solar concentrada convertem energia solar em eletricidade usando espelhos ou lentes para concentrar muita luz numa pequena área, que gera calor que é transferido para um sal fundido. O calor do sal fundido é então transferido para um fluido, que se expande e faz funcionar uma turbina para gerar eletricidade.

Para tornar a eletricidade produzida pela energia solar, mais barata, o motor da turbina precisaria gerar ainda mais eletricidade para a mesma quantidade de calor, o que significa que o motor precisa aquecer mais.

O problema é que os trocadores de calor, que transferem calor do sal fundido quente para o fluido, são atualmente feitos de aço inoxidável ou ligas à base de níquel que fundem às temperaturas desejadas e à pressão elevada de dióxido de carbono supercrítico.

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Inspirado pelos materiais que já haviam fabricado anteriormente capazes de lidar com altas temperaturas e pressão em aplicações como bicos de foguetes de combustível sólido, Sandhage trabalhou com Asegun Henry, agora no Instituto de Tecnologia de Massachusetts, para conceber um similar. Um compósito para trocadores de calor mais resistentes.

Dois materiais mostraram-se promissores juntos num composto: O carboneto de zircônio de cerâmica e o tungstênio.
Os cientistas da Purdue criaram placas do compósito de cerâmica-metal. As placas hospedam canais personalizáveis ​​para adaptar a troca de calor, com base em simulações dos canais conduzidos na Georgia Tech pela equipe de Devesh Ranjan.

Testes mecânicos realizados pela equipe de Edgar Lara-Curzio no Laboratório Nacional Oak Ridge e testes de corrosão realizados pela equipe de Mark Anderson em Wisconsin-Madison ajudaram a mostrar que este novo material compósito poderia ser adaptado para suportar com sucesso o dióxido de carbono supercrítico de alta pressão necessário para gerar eletricidade de forma mais eficiente que os trocadores de calor atuais.

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Uma análise económica feita por pesquisadores da Georgia Tech e Purdue também mostrou que a produção em grande escala desses trocadores de calor pode ser realizada a um custo comparável ou inferior ao do aço inoxidável ​​ou à base de ligas de níquel.

  • "Em última análise, com o desenvolvimento contínuo, essa tecnologia permitiria a penetração em larga escala de energia solar renovável na rede elétrica", disse Sanagdhe. "Isso significaria reduções drásticas nas emissões de dióxido de carbono produzidas pelo homem para produzir eletricidade".


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