Nieuw materiaal zet zonlicht efficiënt om in stoom

Een nieuw materiaal haalt het maximale uit zonlicht. Het materiaal gebruikt maar liefst 85 procent van het zonlicht dat het opvangt voor de productie van stoom. Dat is tien keer zo efficiënt als huidige zonnecollectoren.

Zonne-energie zet met het nieuwe materiaal, snel water om in stoom. Credit: MIT

Natuurkundigen, verbonden aan het Massachusetts Institute of Technology, hebben een materiaal ontwikkeld dat zonlicht zeer efficiënt gebruikt voor de productie van stoom. Omdat het materiaal zeer weinig warmte verliest kan veel energie omgezet worden in elektriciteit. De onderzoekers publiceren hun bevindingen deze week in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Communications.

Het nieuwe materiaal bestaat uit twee lagen. De bovenste laag bevat vlokken van grafiet. Dat grafiet absorbeert zonlicht zeer efficiënt en zet dat om in warmte. Een laag daaronder is een soort spons gemaakt van koolstofschuim die water opzuigt uit een waterbron. Wanneer zonlicht de grafietvlokken op de bovenste laag verwarmt, zal het water in de koolstofspons verdampen en ontstaat stoom. Door die verdamping zal de spons, gelegen onder de grafietlaag, meer water opzuigen waardoor continu stoom wordt geproduceerd. Omdat steeds een klein beetje water opgezogen wordt door de onderste laag, is er maar weinig zonne-energie nodig om het water om te zetten in stoom. Een ander voordeel is dat het water amper afkoelt doordat het snel verdampt en een klein oppervlak heeft. Dat komt doordat de onderste koolstoflaag erg goed isoleert en maar een beperkte hoeveelheid water opzuigt.

90 procent van websites lapt regels voor cookies aan de laars

Websites zijn wettelijk verplicht hun bezoekers toestemming te vragen voor cookies, maar veel sites nemen het niet zo nauw met die plicht, ontdekte re ...

Het materiaal bestaat uit twee lagen met daaronder een waterbron. Credit: MIT

Zonnetoren

Er bestaan al verschillende soorten zonnetorens die de energie van de zon, met enorme spiegels, concentreren op een hittegeleider die op zijn beurt water omzet in stoom. Het materiaal waaruit die hittegeleiders zijn gemaakt is helaas niet heel erg efficiënt. Deze nieuwe techniek zou in theorie net zoveel stoom kunnen produceren als huidige zonnecentrales met tien maal minder zonne-energie. Daardoor kunnen zonnecentrales ook op een niet zo’n zonnige dag toch heel wat energie opwekken.

Lees verder:

Over de auteur

Kevin Liebrand

Kevin is stagiair wetenschapsjournalistiek bij de redactie van New Scientist. Hij studeert mariene biologie en wetenschapscommunicatie. Kevin is te vinden op Google+

Reacties
Reacties tonen

Pieter schreef:

25 juli 2014 om 11:05

Bij een zonnecentrale gaat het om stoom onder hoge druk te produceren en niet alleen om water in stoom bij lage druk om te zetten. Deze hogedruk stoom drijft de generator aan. Stoom bij lage druk kan dat niet. Daarom begrijp ik dit artikel niet.

Beantwoorden
Caroline schreef:

31 juli 2014 om 19:53

Pieter,
Paar keer het artikel gelezen, maar nergens staat dat het onder lage druk gaat. Ik geef toe, dat de opzuigende werking van de spons suggereert dat het om lage druk gaat, maar dat wordt niet expliciet genoemd.
Gegeven het feit dat de omzetting van zonne-energie veel efficiënter is dan normaal, kan ik me wel degelijk voorstellen dat de stoom zeer heet wordt, in die zit bevat deze dan veel energie. Wellicht gebruikt men een andere mechanisme om van deze lage druk maar hoge temperaturen, stoom van hoge druk te maken.

Beantwoorden
Jan de Jong schreef:

31 juli 2014 om 21:07

De truc bestaat hem hier in dat niet de gehele waterhoeveelheid van het vat wordt omgewarmd maar slechts een heel dunne bovenlaag die daarmee onmiddellijk verdampt. Dat betekent echter niet dat hiermee de de hoeveelheid warmte van de zon vele malen efficienter in damp wordt omgezet! Het voordeel is wel dat de omzetting naar damp erg veel energie nodig is (2500 vs 4.2 kJ/kg) en dat er onmiddellijk een temperatuur verhoging van 100 °C is. Ergo: in plaats van een vat met water wat misschien een graad opwarmt heb je nu een duizendste of nog minder van de inhoud van het vat wat omgezet wordt in waterdamp van 100 °C. Rekenvoorbeeld: stel dat de invallende zonneschijn een warmte flux heeft van 800 W/m^2 (zonnige dag). Stel dat je een vijver hebt van 100 m2 waar je deze techniek toepast dan deze techniek het mogelijk maken om 800 W/m^2 * 100 m2 = 80 kW damp van 100 °C te maken. Die je direct zou kunnen gebruiken voor verwarming van een huis. Dat is handiger dan omzetting naar electriciteit waar je maximaal ~ 50 % kunt omzetten naar electriciteit. Merk op dat bij PV zonnecellen ongeveer 160 W/m^2 wordt geproduceerd – dus ongeveer een vijfde. Die dan wel in de vorm van electriciteit is.
Leuk idee !!!!

Beantwoorden
Rein Muchall schreef:

1 augustus 2014 om 13:38

De claim van 10 maal hoger rendement is ongeloofwaardig.
Een conventionele warmte centrale vangt het geconcentreerde licht op met een zwarte metalen plaat waar buizen met zeer heet water van tientallen atmosfeer doorheen lopen. Dat maakt deel uit van een gesloten systeem met stoomketel, turbines en condensatie inrichting. Bovenstaand systeem kan/moet ook werken met een gesloten hogedruk water/stoomsysteem. Het verschil zit in de lichtabsorber ook wel zonnecollector genoemd. Van een zwarte plaat is het absorptierendement voor zonlicht al vrij hoog. Een simpele zonnecollector zit al ruim boven 90 %. Een niet onbelangrijk verlies treedt op doordat de absorber ook warmte terugstraalt naar de omgeving en dus tevens radiator is. Bij bovenstaande innovatie absorberen de grafiet vlokken het geconcentreerde licht ongetwijfeld zeer goed. Waarschijnlijk beter dan een zwarte plaat, maar dat dit systeem tienmaal meer stoom kan opwekken dan een zwarte plaat is ongeloofwaardig aangezien het rendement dan veer boven de 100 % zou moeten komen. Bovendien is er een ongunstig effect: de grafietkorrels worden aan de bovenzijde heter dan het onderliggende water doordat de grafiet beter isoleert dan een metalen buis met plaat. Daardoor gaat het zeer hete korreloppervlak meer warmte terugstralen naar de omgeving. Dit betekent meer verlies. Een laatste extra verlies treedt, denk ik, op, doordat er een extra spiegel nodig is om het horizontale vlak met vlokken te belichten. Bij een conventionele zwarte plaat wordt deze direct aangestraald door de omliggende spiegels.
Het is dus maar de vraag of dit grafietvlokkensysteem per saldo winst oplevert ten opzichte van een conventioneel systeem met een absorptieplaat.
Het is misschien een leuk principe voor een sauna.

Beantwoorden

Nieuw materiaal zet zonlicht efficiënt om in stoom

90 procent van websites lapt regels voor cookies aan de laars

Zonnetoren

Delen:

Over de auteur

Reacties
Reacties tonen

Plaats een reactie Reactie annuleren

Subtotaal	€ 0,00
Totaal	€ 0,00

Nieuw materiaal zet zonlicht efficiënt om in stoom

90 procent van websites lapt regels voor cookies aan de laars

Zonnetoren

Delen:

Over de auteur

Reacties Reacties tonen

Plaats een reactie Reactie annuleren

Gerelateerde artikelen

Materiaal onder druk breekt natuurwetten

Zelfreinigend materiaal herstelt zichzelf

Kaliumkristal waarschuwt voor zonlicht

Reacties
Reacties tonen