1 050 °C od światła słonecznego: lepsze wielkie piece do produkcji stali

Temperatura topnienia żelaza wynosi nieco poniżej 1 050 °C (1 900 °F). Wielkie piece zazwyczaj pracują nawet w temperaturach około 2.000 °C (3.600 °F) lub wyższych.

Z kolei rekordy czystego stężenia światła słonecznego były jak dotąd znacznie niższe, pomimo ogromnych wysiłków. Na przykład elektrownie słoneczne, które generują jedynie parę wodną, osiągają jedynie około 400 do 500 °C (750 do 900 °F).

Aby znacznie przekroczyć granicę 1000 stopni (1800 °F), bezpośrednie ogrzewanie odpowiedniego pieca wymaga około tysiąca razy większej koncentracji światła słonecznego. Jeśli piekarnik jest obudowany kwarcem, wystarczy połowa tego stężenia.

Naukowcom z ETH Zurich udało się teraz podgrzać go do ponad 1000 ° C (1800 ° F) przy zaledwie 136-krotnym stężeniu energii słonecznej. Osiągnięto to dzięki pokryciu wielkiego pieca specjalnym, półprzezroczystym materiałem.

Precyzyjnie dostosowany kwarc lub podobny materiał jest nakładany na warstwę faktycznie odpowiedzialną za pochłanianie energii cieplnej, która przechwytuje tylko długości fal wymagane do ogrzewania.

Ta "sztuczka" utrzymuje powierzchnię stosunkowo chłodną, podczas gdy w kluczowym punkcie osiągane są wysokie temperatury. W tym przypadku temperatura zewnętrzna utrzymywała się poniżej 500 °C (900 °F), podczas gdy w samym piecu zmierzono 1050 °C (1900 °F). Straty spowodowane nieuniknionym chłodzeniem powierzchni są odpowiednio niższe.

Kolejnym krokiem jest osiągnięcie temperatury 3000 °C (5000 °F). W tej temperaturze możliwe będzie przetwarzanie szerokiej gamy metali, które w przeciwnym razie wymagałyby klasycznego wielkiego pieca.

Paliwa kopalne nie musiałyby być już wykorzystywane, a wydajność systemu byłaby niezwykle wysoka. W końcu zarówno wodór, jak i węgiel są tak bogate w energię tylko dlatego, że zostały początkowo wyprodukowane przy pomocy światła słonecznego - albo przez hydrolizę, albo przez wzrost roślin kilka milionów lat temu.

Jeśli zamiast tego światło słoneczne jest wykorzystywane bezpośrednio, nie ma etapów pośrednich między światłem a wielkim piecem w temperaturze roboczej. Oszczędność CO2, a przede wszystkim samej energii, byłaby ogromna.