Hybrydyzacja źródeł energii odnawialnej

Niestabilny charakter energii słonecznej stanowi jedno z najpoważniejszych utrudnień, za sprawą których nie może ona odgrywać większej roli w koszyku energetycznym. Uczestnicy finansowanego ze środków UE projektu "Hybrid renewable energy converter for continuous and flexible power production" (HRC POWER) pracują nad tym, aby energia słoneczna mogła być wykorzystywana przez całą dobę. Nowatorska koncepcja opiera się na hybrydowym systemie łączącym szereg technologii z zakresu energii odnawialnej.

Hybrydowy konwerter odnawialny (HRC) będzie ogrzewany albo przez mikrospalanie, w którym w sposób wydajny uzyskuje się wysokie temperatury przy pomocy biogazu lub wodoru, albo przez koncentrację promieni słonecznych. Wygenerowane ciepło będzie przemieniane na elektryczność przy użyciu zjawisk termoelektrycznych lub termofotowoltaicznych. Duży nacisk kładziony jest na opracowanie nowych materiałów funkcjonalnych do budowy zaawansowanych, odpornych na działanie wysokich temperatur elementów konstrukcyjnych oraz technologii ich łączenia.

Uczeni przeprowadzili symulacje ciekłych nośników ciepła i spalania, a także symulacje termiczne, aby zaprojektować komponenty, które zapewniałyby sprawne działanie przy skoncentrowanych promieniach słonecznych, jak i spalaniu wewnętrznym. Dużo uwagi poświęcono ograniczeniu strat ciepła i zwiększeniu temperatur roboczych.

Opracowano cały przebieg procesów umożliwiających uzyskanie mikro-/nanostrukturalnych ogniotrwałych metamateriałów absorpcyjnych opartych na foliach molibdenowych. Zbadano też różne uporządkowane materiały metaliczne w oparciu o ich zdolność do emitowania światła podczerwonego o energiach większych niż pasma wzbronione istniejących ogniw termofotowoltaicznych.

Partnerzy stworzyli dwie różne metody wytwarzania konwerterów wykonanych z węglika krzemu. Przygotowano nowy przebieg procesów umożliwiających wykonanie połowicznych lub pełnych komór spalania opartych na nakrzemowywaniu półwyrobów grafitowych. Inne działania dotyczą zgrzewania elementów ceramicznych i rur metalowych. Zbudowano pierwszą pełną komorę spalania.

Wszystkie wykonane dotychczas prace dotyczące symulacji, projektowania, wyboru materiałów i montażu umożliwiły skonstruowanie pierwszych w pełni zintegrowanych konwerterów.

Projekt HRC POWER wnosi wkład w hybrydyzację metod wykorzystania energii słonecznej i spalania do przekształcania słonecznej energii cieplnej na elektryczność. Zgromadzona w ramach projektu wiedza na temat mikrospalania, ograniczania strat cieplnych i wykorzystania reakcji katalitycznych przyda się również przy optymalizacji silników przystosowanych do pracy na mieszance ubogiej.