Güneş paneli maliyetlerinin hızlı düşüşü, güneş enerjisini birçok ülkenin ana elektrik kaynaklarından biri haline getirmeye başladı. Ancak panellerin geliştirilebilirliğinin kısıtlı oluşu ve enerji depolamada gelecekte ortaya çıkabilecek sorunlar güneş enerjisi kullanımını sorgulanır hale getiriyor.
Bu arada güneş panelleri, güneş ile enerji üreten tek teknoloji de değil. Konsantre güneş enerjisi, güneş ışığını odaklamak için aynalar kullanarak türbinleri çalıştıracak ısıyı ortaya çıkarabiliyor. Ortaya çıkan bu ısının depolanması, günün her saatinde enerjinin kullanılabilmesini sağlıyor. Maalesef konsantre güneş enerjisi pek de bütçe dostu değil ve güneş panelleri bu yarışta epey önde gözüküyor. Ancak bazı materyal bilimciler konsantre güneş enerjisinin verimliliğini artıracak ve avantajlı hale getirecek bir yol bulmuş olabilirler. Ve bu yarışın gidişatı yakında değişebilir.
Sıcaklığı hisset
Güneş ışığı, aynaların odak noktasında bulunan bir sıvıyı ısıtmak için kullanılıyor. Daha sonra bu ısıyı ya bir depolama sistemine ya da doğrudan bir türbine aktarılıyor. Daha yüksek sıcaklıklar daha fazla enerji ortaya çıkartabiliyor ki bu da ısı transferinin verimliliğini kritik kılıyor.
Belirli bir sıcaklığın üzerindeki buharı karbondioksit ile değiştirmek mümkün hale geliyor. Buharın karbondioksit haline gelmesi enerji verimini yüzde 20 daha artırıyor. Ancak bu durumun ortaya çıkması için 726 santigrat dereceden fazla sıcaklık gerekiyor. Bu sıcaklıklarda metal eriyeceği için işler biraz zorlaşıyor.
Yeni yapılan araştırmalar sonucu bu sıcaklıklara dayanabilecek iki malzeme ortaya çıkıyor; tungsten ve zirkonyum karbür. Bu iki malzemenin erime noktaları 3.427 santigrat civarlarında bu da yüksek ısıya dayanıklılığı ve böylece ısı buharının karbondioksite kolayca çevrilmesini sağlıyor.
İstatistikler etkileyici olsa da asıl şaşırtıcı kısmı malzemenin nasıl üretildiği konusu.
Araştırmacılar, toz halindeyken bir kalıba dökülüp ısıtıldığında gözenekli bir materyale dönüşen bir tür seramik olan tungsten karbür ile işe başladılar. Başlangıçta seramik işlenerek son halini alabilecek durumdaydı. Son şeklini alınca seramik bakır ve zirkonyum dolu bir küvete yerleştirildi. Eriyik haldeki karışım gözenekleri doldurdu ve zirkonyum, tungsten karbür ile reaksiyona girdi. Erimiş malzemedeki bakır, katı maddenin yüzeyinde ince bir film oluşturdu.
Solar termik santrallerde meydana gelen koşullara bakacak olursak; bakır, karbondioksit ile reaksiyona girerek bakıroksidi oluşturuyor ve karbonmonoksit açığa çıkıyor. Ancak araştırmacılar süperkritik karbondiokside az bir miktar karbonmonoksit eklenirse bu reaksiyonun bastırılabileceğini deneysel olarak kanıtladılar.
Ekonomik dinamikler
Materyal şu anda kullanılan metallerden çok daha iyi olduğundan, bir ısı dönüştürücüsü oluşturmak için çok daha azını kullanmak mümkün. Bu -daha az hammaddeye ihtiyaç duyduğunuz için- çok daha ekonomik ve küçük boyutu, ısı dönüştürücüsünün güç yoğunluğunu ve verimliliğini artırıyor.
Yeni hedef, bu teknolojinin yoğunlaştırılmış güneş enerjisinin fotovoltaiklerin yapamayacağı şekilde doğrudan bir yer değiştirebileceği geleneksel fosil yakıt santralleriyle birlikte kullanılması olacaktır. Ama buradaki durum da karışık.
Bazı ülkeler emisyonları azaltma taahhütleri konusunda ciddi adımlar atmaya başladıkça, konsantre güneş enerjisinin rekabet gücünü artırmaya yardımcı olacak şekilde emisyon içermeyen enerji üretimini fiyatlandırma yolları bulunabilir.
Son olarak belirtmeliyiz ki hem doğal gaz hem de nükleer santraller ısı değiştiricilere bağlı çalışır ve bu malzemenin bunların verimliliğini artırmak için de kullanılması mümkün olabilir.