Napoved življenjske dobe premaza za sončne elektrarne

Ljubljana - Raziskovalci Kemijskega inštituta pod vodstvom Ivana Jermana so uspeli napovedati življenjsko dobo industrijskega absorberskega premaza za koncentratorske sončne elektrarne. Rezultate so člani Odseka za kemijo materialov in Teoretičnega odseka dosegli na podlagi razvoja metodologij obremenitev v laboratorijskih okoljih, sodobne analitike, ovrednotenja dekompozicijskih produktov ter modelskega opisa procesa staranja.

Raziskovalni dosežki z naslovom 'Karakterizacija in testiranje zanesljivosti CSP prevleke z visoko absorpcijo sončnega sevanja z izotermičnimi in cikličnimi obremenitvami za napovedovanje življenjske dobe', so, kot so zapisali na spletni strani inštituta, objavljeni v prestižni reviji Energy & Environmental Science založnika Royal Society of Chemistry. Objavljeni znanstveni članek je dostopen na spletni povezavi: pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/ee/c8ee03536a

V raziskavi so sodelavci Kemijskega inštituta raziskali lastnosti absorberske prevleke, ki jo vodilni industrijski partner, izraelsko podjetje Brigtsource, uporablja na bodočih koncentratorskih elektrarnah. Te obljubljajo, da bodo v prihodnosti zagotovile znižanje cene električne energije ter bodo tako konkurenčne termoelektrarnam ter s tem glavni vir obnovljive električne energije v prihodnosti.

Tehnologija koncentratorskih sončnih elektrarn temelji na zbiranju sončne energije na več kvadratnih kilometrih površine. Pri tem 50.000 ogledal preko WI-Fi tehnologije usmerja in koncentrira sončno energijo na zbiralniku s površino 1000 kvadratnih metrov na preko 200 metrov visokem stolpu. Zbrana energija v absorberju segreva vodno paro ali talino soli, ki služi kot transportni medij. Energija se nato porabi neposredno za poganjanje klasične turbine, podobne kot je v Šoštanju, ali pa se shrani v shranjevalniku energije ter se porabi takrat, kadar ni na voljo sončne energije.
 

Napovedana življenjska doba premaza je 14 let

Cena tako pridobljene energije je zelo odvisna od učinkovitosti pretvorbe sončne energije v termično, za kar je odgovorna obstojnost prevleke absorberjev. Življenjska doba prevleke absorberja je tako sorazmerna z dobičkom, ki ga pričakujejo investitorji, zato je pomembno vedeti, koliko časa bo premaz delal z največjim izkoristkom, je pojasnil Jerman.

Za namen raziskave so na kemijskem inštitutu morali razviti tehnologijo, s katero so lahko v laboratorijskem okolju simulirali pogoje na elektrarni, poleg tega so razvili nove eksperimentalne pristope za razločevanje degradacijskih procesov, nato pa vse izsledke opisali z novim, edinstvenim matematičnim modelom, ki je služil napovedi življenjske dobe absorberskega premaza.

Izdelava matematičnega modela je eden pomembnih izzivov in dosežkov projekta. Doslej so namreč obstajali matematični modeli, ki so za napoved življenjske dobe uporabljali le enega od dveh tipov obremenitve, medtem ko so slovenski raziskovalci oba tipa združili v en model. Rezultati so pokazali, da je napovedana življenjska doba preučevanega premaza 14 let. Študija je bila izvedena na podlagi realnih materialov in podatkov, pridobljenih z največje sončne elektrarne na svetu, ki stoji v Kaliforniji.
Metodologija je sicer širše uporabna za različne materiale.