Um Zement oder Stahl herzustellen, könnte in Zukunft Sonnenenergie genutzt werden. Um die erforderliche Hitze für die Öfen zu erreichen, werden derzeit meist fossile Brennstoffe verbrannt, wodurch große Mengen an Treibhausgasen freigesetzt werden. Mit erneuerbarer Elektrizität zu heizen ist keine Alternative, da dies bei diesen hohen Temperaturen ineffizient wäre. Eine mögliche Lösung ist eine thermische Falle, die jetzt Forschende der ETH Zürich entwickelt haben.
Ein Team um Emiliano Casati, Wissenschaftler in der Gruppe für Energie- und Prozesssystemtechnik, und Aldo Steinfeld, Professor für erneuerbare Energieträger, entwickelte die thermische Falle. Sie erzeugt mithilfe von Sonnenstrahlung die für die Produktionsprozesse benötigten hohen Temperaturen und gibt diese Hitze auch ab. Wesentlicher Bestandteil ist ein Quarzstab, der dank seinen optischen Eigenschaften Sonnenlicht effizient absorbieren und in Wärme umwandeln kann. In den Laborexperimenten hatte dieser Quarzstab einen Durchmesser von 7,5 Zentimetern und war 30 Zentimeter lang. Die Forschenden beschienen ihn mit künstlichem Licht, dessen Intensität 135-fach konzentriertem Sonnenlicht entsprach, und erreichten damit Temperaturen bis zu 1050 Grad Celsius. „Unser Ansatz verbessert den Wirkungsgrad der Absorption von Sonnenlicht erheblich“, sagt Casati. „Wir sind deshalb zuversichtlich, dass diese Technologie die Entwicklung von Hochtemperatur-Solaranlagen ermöglicht“, sagt er.
Quelle: Casati E, Allgoewer L, Steinfeld A: Solar thermal trapping at 1,000°C and above. Device, 15. Mai 2024, doi: externe Seite10.1016/j.device.2024.100399
