세계 최초의 야간용 태양광 연료 원자로

태양열을 이용한 화학에는 한 가지 단점이 있습니다. 바로 반응이 밤에 멈추는 것입니다. 이제 과학자들은 해결책을 가지고 있습니다.

솔라페이스

이미지: CONTISOL은 실제 태양열 장이 아닌 시뮬레이션된 '태양'을 사용하여 독일 쾰른에서 테스트되었으며, 원자로 자체가 테스트 대상 혁신이기 때문에 저장 및 열교환기도 시뮬레이션되었습니다.더보기

크레딧: DLR

국제 태양열 에너지 연구자들은 열 에너지 저장을 포함할 수 있는 집중형 태양열 발전(CSP)을 사용하기 때문에 수소와 같은 태양 연료를 만들고 밤낮으로 작동할 수 있는 공기 중에서 작동하는 태양광 반응기인 CONTISOL을 성공적으로 테스트했습니다.

태양 연료의 약속은 오늘날 천연가스에서 수소를 만드는 데 필요한 기후에 해를 끼치는 탄소 배출 없이 수소와 같은 탄소 제로 연료를 가질 수 있다는 것입니다. 따라서 태양열 원자로를 완성하는 것은 100% 청정 에너지 미래의 핵심입니다.

열 화학 과정을 구동하는 데 필요한 열을 위해 화석 연료를 태우는 대신, 과학자들은 H2O에서 H2(수소)를 분리하는 것과 같은 화학 반응을 위해 거울을 사용하는 태양열 형태인 CSP에 의해 가열되는 다양한 종류의 원자로를 테스트해 왔습니다. 태양광 플럭스를 수신기에 집중시킵니다.

1,500C의 높은 온도에서 작동할 수 있는 열화학 반응을 위한 무탄소 열을 달성하기 위해 전문가들은 CSP의 직접 열을 PV나 풍력에서 나오는 전기보다 더 효율적인 청정 에너지원으로 봅니다.

수세기에 걸쳐 햇빛이 무제한으로 공급될 것이며, 열화학이 태양 에너지에 의해 추진될 때 기후에 영향을 미치지 않습니다. 화석 에너지를 태우는 것에 비해 유일한 단점은 밤에 해가 진다는 것입니다.

CSP를 통한 야간 태양광

이제 CPERI/CERTH 그리스의 에어로졸 및 입자 기술 연구소의 지원을 받는 독일 항공우주 센터(DLR)의 과학자 그룹은 다음과 같은 24시간 열을 제공할 수 있도록 저장 장치를 포함하는 새로운 태양광 반응기 설계를 구축하고 테스트했습니다. 현재의 화석 연료 방식이지만 배출물은 없습니다.

그들의 논문인 CONTISOL의 제작 및 테스트: 주야간 태양열화학을 위한 새로운 수신기-반응기는 2017년 12월 Applied Thermal Engineering에 게재되었습니다.

"과거의 태양광 원자로는 태양이 없을 때나 심지어 구름이 지나갈 때에도 밤에 무엇을 해야 하는지에 대한 문제를 안고 있었습니다."라고 이전에 DLR에 있었고 현재는 태양광학부 조교수인 저스틴 랩(Justin Lapp) 논문의 수석 저자가 말했습니다. 메인대학교 기계공학과.

Lapp은 온도가 떨어지면 반응을 중단해야 하거나 반응물의 유속이 느려져 나오는 생성물의 양이 줄어들 수 있다고 설명했습니다. 원자로가 밤에 정지되면 냉각되어 잔열을 낭비할 뿐만 아니라 다음날 아침 아무것도 없이 다시 시작합니다.

작동 원리

"그래서 CONTISOL의 주요 아이디어는 두 개의 원자로를 함께 건설하는 것이었습니다."라고 그는 말했습니다. "하나는 햇빛이 직접 화학 처리를 수행하는 곳이고 다른 하나는 에너지를 저장하는 곳입니다. 화학 채널에서는 물질의 높은 온도가 화학 반응을 일으키고 해당 채널 내에서 반응물이 생성물로 바뀌고 공기 채널에서는 냉각기가 발생합니다. 공기는 앞쪽으로 들어가고 뒤쪽으로 더 뜨거운 공기가 나옵니다."

저장 기능을 직접 태양열 열화학 반응기와 결합함으로써 24시간 내내 안정적인 온도와 직접적이기 때문에 반응을 수행하는 가장 효율적인 열원이라는 두 가지 장점을 모두 얻을 수 있습니다. 햇빛과 현재 일어나고 있는 화학 사이의 단계입니다."

CONTISOL은 공기를 1,100C까지 가열할 수 있는 DLR(Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt)이 Julich에 있는 테스트 태양광 타워에서 작동하는 체적 공기 수신기를 기반으로 하는 개방형 공기 수신기를 사용합니다. 모놀리식 소재의 작은 채널을 통해 대기를 끌어당깁니다.