De warmteval zet lichtenergie om in warmte en bereikt daarmee temperaturen van meer dan 1000°C (afb: Emiliano Casati/ETHZ)

Terwijl in de natuur reacties verlopen bij zeer milde omstandigheden zijn voor de reacties en processen die de mens gebruikt vaak extreme omstandigheden nodig. Dan hebben we het over energieopwekking met fossiele brandstoffen, over de productie van staal, aluminium en cement om maar een paar voorbeeldjes te noemen.
Extreme omstandigheden (hoge temperaturen en hoge drukken) kosten een hoop energie en daar moeten we zuinig op zijn. Niet omdat die schaars is, maar omdat wij mensen er  maar niet in slagen die door de zon ruim aangeboden energie te gebruiken. Die zon speelt ook hierbij een cruciale rol, bedachten niet geheel onlogisch onderzoekers van de ETH in Zürich. Zo zijn temperaturen tot meer dan 1000°C mogelijk, maar hoe praktisch is dat?

Het schijnt overigens ook niet goed mogelijk te zijn die hoge temperaturen met elektrische energie te bereiken, zo lees ik(=as) in een persbericht van de Eidgenossige technische Hochschule (ETH). Dat zou te inefficiënt zijn. Als we die materialen dan nog steeds noodzakelijk vinden voor ons leven, dan zouden dergelijke processen nog steeds ‘gestookt’ moeten worden met fossiele brandstoffen en dat is niet goed voor het behalen van de klimaatdoeleinden (waar het toch al niet al te best mee gaat, met dat behalen).
Onderzoekers rond Emiliano Casati en Aldo Steinfeld hebben om dat probleem op te lossen een warmteval ontwikkeld die zonne-energie opvangt en omzet in warmte. Daarmee zouden die hoge temperaturen kunnen worden bereikt. Cruciaal onderdeel van die warmteval is een kwartsstaaf die zonlicht absorbeert en omzet in warmte.
In de in het lab gebruikte warmteval had de kwartsstaaf een diameter van 7,5 cm bij een lengte van 30 cm. Die beschenen ze met kunstlicht met een intensiteit (energieinhoud?; as) die 135 keer die van het zonlicht was. Zo bleken ze een temperatuur te bereiken van 1050°C. Tot nu toe zou met dergelijke warmtevallen hooguit temperaturen zijn bereikt van 170°C.

Zonlichtconcentratie

Er zijn al langer technieken om de zonne-energie te concentreren met behulp van spiegels. Zo zijn er in China, Spanje en de VS zonnecentrales die met spiegels zonlicht concentreren op een punt om hoge temperaturen te bereiken voor energieproductie. Die bereiken temperaturen van zo’n 600°C. Bij hogere temperaturen wordt het verlies door wartmestraling te groot waarmee de installatie minder efficiënt worden. Daar zou de kwartsstaaf geen last van hebben.
Volgens de onderzoekers maakt deze techniek het mogelijk de zon te gebruiken om hoge temperaturen te gebruiken. Er wordt verder aan het systeem gewerkt om de methode te optimaliseren. Met deze techniek zou ook energie opgewekt kunnen worden om op de aloude manier energie op te wekken (‘potje’ water opwarmen, stoom, rad draaien enz) zonder dat daar fossiele brandstoffen voor nodig is. Casati: “Om de klimaatverandering te bestrijden moet de energieopwekking ontkoold worden. Vaak denkt men dan alleen aan stroom, maar de helft van de energie die gebruiken is bedoeld voor verwarming.”

Bron: idw-online.de