Staal smelten op zonne-energie komt dichterbij

Zwitserse onderzoekers hebben een methode ontwikkeld om bijzonder hoge temperaturen te behalen met zonne-energie. Voor de productie van cement en staal biedt deze zogenaamde ‘thermische val’ een veel schoner alternatief dan steenkool of olie.

Voor de productie van cement, metalen en heel wat chemische stoffen zijn extreem hoge temperaturen nodig, vaak meer dan duizend graden Celsius. Momenteel worden die temperaturen meestal bereikt met de verbranding van fossiele brandstoffen, maar die eisen een hoge tol van het klimaat. Verwarmen met groene elektriciteit is bij dergelijke toepassingen geen efficiënt alternatief. De industriële toepassingen worden daarom als moeilijk te decarboniseren beschouwd.

Maar daar kan een Zwitserse doorbraak verandering in brengen. Onderzoekers van ETH Zürich hebben een ‘thermische val’ ontwikkeld, die zonlicht efficiënt accumuleert in hitte. Het zonlicht wordt opgevangen door een keramisch materiaal en doorgegeven naar een staaf van kwarts. Aan het uiteinde van die staaf werden temperaturen tot 1050 graden Celsius bereikt.

In hun experimenten op laboratoriumschaal gebruikte het team een kwartsstaaf met een diameter van 7,5 centimeter en een lengte van 30 centimeter. Ze stelden de staaf bloot aan kunstlicht met een intensiteit die overeenkomt met 135 keer die van zonlicht, waarbij temperaturen tot 1050 graden Celsius werden bereikt. Eerdere onderzoeken door andere onderzoekers bereikten een maximum van 170 graden met dergelijke thermische vallen.

Minder straling

Een groot voordeel van het ontwerp is dat het warmteverlies door straling minimaliseert, wat bij andere systemen veel moeilijker is.

“Onze aanpak verbetert de efficiëntie van de zonne-absorptie aanzienlijk”, zegt Emiliano Casati, die het onderzoek leidt. “We hebben er vertrouwen in dat deze technologie de inzet van zonne-energiecentrales op hoge temperatuur mogelijk maakt.”

Maar voor het systeem ook in de praktijk gebruikt kan worden, is nog heel wat onderzoek nodig, onder meer ook naar de economische haalbaarheid.

“Om de klimaatverandering tegen te gaan, moeten we energie in het algemeen CO2-vrij maken”, zegt Casati. “Mensen denken vaak aan energie in termen van elektriciteit, maar eigenlijk gebruiken we ongeveer de helft van onze energie in de vorm van warmte.”