Nova tehnika razvijena od strane Boulder tima Univerziteta u Koloradu, SAD, pretvara sunčevu svetlos i vodu direktno u upotrebljivo gorivo. Tehnika podrazumeva koncentraciju sunčeve svetlosti u solarnoj kuli kako bi se postigla dovoljno velika temperatura koja će pokrenuti hemijske rakcije koje cepaju vodu na njene sastavne molekule kiseonika i vodonika. Na taj način, tim kaže da bi trebali da budu u stanju da jeftino proizvedu ogromne količine vodoničnog goriva.
Solarni termalni sistem tima koncentriše sunčevu svetlost uz pomoć velike mreže ogledala u jednu tačku na vrhu visoke kule kako bi dobio veoma visoke temperature. Kada se ova toplota isporuči u raktor pun metalnih oksida, oksidi zagrevaju i oslobađaju kiseonik. Smanjeni metalni oksid sada dobija hemijski sastav koji ga čini spremnim da se veže sa atomima kiseonika. Uvođenje pare u reaktor, koja takođe može biti proizvedena zagrevanje vode sa sunčevom svetlošću, izaziva da jedinjenje izvlači atome kiseonika iz molekula vode, ostavljajući za sobom molekule vodonika koji mogu biti prikupljeni kao vodonični gas.
Iako koncept korišćenja mreže ogledala za koncentraciju sunčeve svetlost u jednu tačku na vrhu visoke kule nije ništa novo (ista tehnologija se koristi u solarnim termoelektranama sa kulom), ovde postoje neke ključne razlike.
Obično se sunčeva svetlos koncentriše oko 500 do 800 puta kod standardnih solarnih kula dizajniranih da postignu temperature od oko 500 stepeni Celzijusa, i da proizvedu paru koja pokreće turbinu za proizvodnju električne energije. Međutim, razdvajanje vode zahteva temperature od oko 1.350 stepeni Celzijusa, što je dovoljno toplo da topi čelik.
Oglas
„Ova visoka temperatura vam je potrebna kako bi vam dala i pokretačku silu za pogon hemijske reakcije, a takođe i za kinetičku kako bi ubrzao reakciju zbog praktičnosti procesa“, rekao je Čarls Musgrave, profesor hemijskog i biološkog inžinjeringa na Univerzitetu u Koloradu.
Kako biste dobili ove temperature, tim je dodao još ogledala unutar same kule kako bi se bolje koncentrisala sunčeva svetlost na reaktor i aktivni materijal. Iako ovo u principu nije mnogo različito od korišćenja lupe za fokusiranje sunčeve svetlosti na komad papira kako biste ga zapalili, ovaj sistem omogućava koncentraciju reflektovane sunčeve svetlosti i do 2.000 puta. „Pokušavamo da koristimo sunčevu svetlost da pokrene hemijske reakcije koje zahtevaju veće temperature od sagorevanja“, kaže profesor Musgrave.
Veliki napredak je nastao kada je tim otkrio određeni aktivni materijal koji je dozvolio obe ove hemijske reakcije (smanjenje metalnih oksida i njegova re-oksidacija sa parom) da se dogode na istoj temperaturi.
Iako ne postoje radni modeli, konvencionalna tehnika diktirara da je promena u temperaturi neophodna kako bi se obe različite reakcije javile - visoka temperatura za smanjenje oksida i niska temperatura za reoksidaciju. Umesto toga, uvođenje ili odsustvo pare se koristi za pokretanje različitih reakcija i određene jedinstvene osobine jedinjenja metalnih oskida koji su korišćeni ovo čine mogućim.
„Utvrdili smo da obe reakcije mogu biti pokrenute na istoj temperaturi od oko 1.371 stepen Celzijusa“, izjavio je profesor Musgrave. „Iako mi funkcionišemo na konstantnoj i nižoj temperaturi, mi ipak generišemo mnogo više vodonika od konkurentskih procesa.“
Alan Veimer, vođa grupe istraživača na Univerzitetu kaže da eliminisanje vremena i energije potrebne za temperaturne oscilacije omogućava pravljenje više vodonika u datom vremenskom periodu. Za proizvodnju još više vodoničnog goriva oni samo moraju da povećaju količinu materijala u reaktoru. „U mnogim aspektima, naš pristup je inovativan jer su prethodne metode radile sa temperaturnim oscilacijama“, dodaje on.
Prema timu, velike solarne elektrane postavljene preko puno hektara bi mogle da proizvedu više goriva po hektaru od biogoriva za istu količinu površine. Još jedna prednost koju ovaj proces ima u odnosu na druge obnovljive tehnologije, kao što su eolska i fotonaponska, jeste da ona usmerava sunčevu svetlost direktno za pokretanje hemijskih reakcija za proizvodnju goriva za korišćenje za motore sa sagorevanje ili gorivne ćelije. Nasuprot tome, fotonaponski procesi prvo pretvaraju sunčevu svetlost u elektricitet, što smanjuje celokupnu efikasnost.
„Naš cilj je da proizvedemo vodonik (H2) po ceni od 2 dolara po kilogramu“, rekao je Veimer. „Ovo je ekvivalento oko dva dolara po 3,7 litara benzina na osnovu pređenih kilometara automobila sa gorivnom ćelijom naspram današnjih motora sa sagorevanjem.“ Uz pomoć solarne termoelektrane, tim veruje da površina od oko 48.500 hektara može da generiše 100.000kg hidrogena dnevno, što je dovljno da pokrene preko 5.000 autobusa na vodonične ćelije dnevno.
Iako tehnologija ima potencijal da bude pokretačka sila koja će gurnuti ekonomiju i isplativost vodonika, komercijalizacija može biti još mnogo godina daleko, zahvaljujući jakoj konkurenciji naftnih kompanija.
