A Heliogen 2019 óta dolgozik a módszer finomításán, terveik szerint pedig hamarosan negyvenezer tükröt telepíthetnek a kaliforniai Lancasterbe. Ehhez azonban a koncentrált naperőművek egyik legnagyobb hátrányát is le kell küzdeniük. Nevezetesen azt, hogy rendkívül sok víz szükséges a működtetésükhöz.

Ez történt 2019-től napjainkig

A Bill Gates által támogatott Heliogen 2019-ben bejelentette, hogy tükrök és a mesterséges intelligencia felhasználásával megoldható a napfény oly módon történő tükrözése, hogy azzal extrém, ezer Celsius-fok feletti hő is előállítható. Az akkori hírek szerint a startup találmányával nagyjából a Nap felszíni hőmérséklet negyedének megfelelő hő előállítása lehetséges. A valódi áttörést mégis az jelentette, hogy a koncentrált napenergia felhasználásával első alkalommal termeltek olyan extrém hőt, amelynek segítségével akár cement, acél vagy üveg is készíthető. Magyarán ez a fajta napenergia éppen azokon a területeken

válthatja ki a fosszilis tüzelőanyagokat, amelyekhez jelentős mennyiségű károsanyag-kibocsátás kötődik.

A startup alapítója és vezérigazgatója, Bill Gross szerint létrehoztak egy olyan forradalmi technológiát, ami egyrészt olcsóbb lehet a fosszilis tüzelőanyagokhoz képest, másrészt nem termel szén-dioxidot. A fejlesztés kapcsán akkor Patrick Soon-Shiong, a Los Angeles Times tulajdonosa, a Heliogen egyik befektetője is megszólalt: szerinte a szabadalmaztatott technológia által drámaian csökkenthetők majd az üvegházhatású gázok. Hozzátette: mindez hatalmas lehetőséget jelent a Föld megóvására nézve, ugyanakkor üzletileg is gyümölcsöző projektről beszélhetünk. Hogy mennyire szükség lenne hasonló technológiákra, azt jól mutatják a Nemzetközi Energia Ügynökség (IEA) adatai, melyek szerint a cement felelős a globális szén-dioxid kibocsátás hét százalékáért.

A Heliogen által szabadalmaztatott napenergia-technológia tükröket használ a napfény egy pontba történő koncentrálására. Itt érdemes megemlíteni, hogy maga a technológia már az 1960-as években is létezett, amit egyszerre használtak áramtermelésre és korlátozott mértékben hő előállítására. Az akkori fejlesztések viszont nem voltak képesek a cement vagy az acél előállításához szükséges hőt előállítani. A tény, hogy ez a fajta alternatív energia akkoriban nem jelentett megoldást a cement- és acélgyártás során, komoly problémát okozott, mivel a világ cement- és acélgyártó iparágai felelősek a globális károsanyag-kibocsátás több mint ötödéért az Amerikai Környezetvédelmi Hivatal (EPA) szerint. A fejlesztésben később a Microsoft társ-alapítója Bill Gates is fantáziát látott, ezért befektetett. Szerinte a technológia ígéretes fejlesztést jelent a fosszilis tüzelőanyagokat leváltó törekvésekben. Míg más, a koncentrált napenergia-technológiát használó cégek a fenti problémát jellemzően acél hozzáadásával és a technológia megszilárdításával igyekeztek megoldani, a Heliogen mérnökök és más szakemberek segítségével a mesterséges intelligencia felé fordult, amelynek segítségével az általuk használt tükrök egyetlen pontba koncentrálhatják a napenergiát. A cég szerint ezzel annyi hő termelhető, hogy

a technológiát később tiszta hidrogén előállítására is felhasználhatják majd.

A szénmentes hidrogén pedig később teherautók és repülőgépek üzemanyaga lehet. Bill Gross szerint a tiszta hidrogén előállítása hatalmas áttörést jelentene, sőt szerinte a technológia akkor is gyorsan elterjedne, ha csupán fillérekkel lenne olcsóbb a fosszilis tüzelőanyagoknál. A Heliogen anno négyszáz tükörrel kezdte meg az első kísérleteket a kaliforniai Lancasterben, a jövőben azonban terveik szerint létrehoznának egy negyvenezer tükörből álló létesítményt. Gross szerint ugyanis, ha elegendő energiával akarjuk ellátni az emberiséget, négyzetkilométerek százait kell lefedni tükrökkel. Természetesen költséghatékonyan.

Szintén problémás lehet, hogy a Heliogen jelenleg csak a napfényre összpontosít, ami pedig mint tudjuk nem süt folyamatosan, a cement-gyártókhoz hasonló iparvállalatok ugyanakkor állandó hőt igényelnek. A cég szerint ezt olyan tároló-rendszerekkel hidalnák át, amelynek segítségével felhős napokon is tárolni képesek a napenergiát. A Heliogen következő céljai között szerepel a technológia szélesebb körű alkalmazása, például cementgyártás során. A vezérigazgató szerint cégük ezt követően készen állhat a tőzsdére lépésre, de addig is befektetőkkel tárgyalnak. Patrick Soon-Shiong már jelezte, hogy további befektetéseket eszközölne a társaságban.

A türkök tisztán tartása az egyik legnagyobb probléma

A koncentrált naperőművek – az erős napsugárzás miatt - nagyon jól működnek a sivatagokban. Igen ám, csakhogy a sivatagi homok és por miatt a tükröket rendszeresen takarítani kell, értékes víz felhasználásával. Egy Európai Uniós projekt keretében ezért a spanyolországi Almería közelében a kutatók megpróbálják csökkenteni az erőművek vízigényét, például porfogó akadályok felállításával. Aránzazu Fernández-García, a CIEMAT-Plataforma egyik tulajdonosa szerint jelenleg az úgynevezett lapos geometriájú porfogó fal tűnik a legjobb megoldásnak. Ezzel ugyanis némileg jobb eredményeket értek el, mint az ívelt verzióval, a természetes akadályokhoz képest pedig jelentősen jobbat. Hozzáttette:

ezzel a fallal a részecskék ötven százalékát távol tarthatják a tükröktől.

Ahogy említettük, a tükrök tisztán tartása rendkívül vízigényes, a kutatók ezért egy ultrahangos tisztítóberendezéssel is kísérleteznek. Aránzazu Fernández-García elmondása szerint egy évig manuálisan működtetik a szerkezetet. Ennyi idő alatt pontos adatokat kapnak majd arról, hogy pontosan mekkora a víz- és áramigénye. A következő lépés pedig az eszköz automatizálása lesz. Mindemellett különleges, úgynevezett porlepergető burkolatokat is igyekeznek bevetni. Erre azért van szükség, hogy a jövőben emberek helyett szenzorok állapítsák meg, hogy mikor szükséges a felületek tisztítása.

Koncentrált napfény-erőművek: van jövőjük a napelemek mellett? A napenergia-ipar felfutásának kezdetén sok szakértő gondolta úgy, hogy nem a fotovoltaikus napelem lesz a befutó technológia, hanem a parabolatükrös hőerőmű.

A gőz visszahűtése során is jelentős a veszteség

A kondenzáció a koncentrált naperőművek legvízigényesebb folyamata, ám természetesen ennek megoldására is folyamatos kísérletek zajlanak. Almeríában például nemrég helyeztek üzembe egy hibrid vízhűtő prototípust, ami ígérete szerint hatékony módon vízgőzzé alakítja a vizet, ezzel teljessé téve a víz körforgását az erőműben. Míg Franciaországban egy másik módszert próbálnak, amely ködbefecskendezéssel hűti le a vizet. Delphine Bourdon kísérletvezető szerint ködbefecskendezéssel már azelőtt lehűthető a levegő, hogy az a hőcserélőbe érne, ami jelentősen növeli a hatékonyságot. Hozzátette: ezáltal

több mint kilencven százalékkal csökkenthető a vízfelhasználás egy hagyományos hűtőrendszerhez képest.

A csapat emellett egy olyan, kövekkel és vízzel töltött tartályon is dolgozik, amelyben elviekben hideg levegő tárolható. Egészen pontosan a hűvösebb, éjszakai levegőt raktározza el, amivel aztán hűthetőek a turbina kondenzátorai, természetesen víz felhasználása nélkül. Azt egyelőre nehéz lenne megmondani, hogy valóban a koncentrált napenergiáé-e a jövő, mindenesetre tény, a koncentrált naperőművek a napelemekkel ellentétben tárolni is tudják a hőt, ezért is érdemes foglalkozni a hatékonyabb hűtésével és a tisztán tartásával. Ez óriási előny a napelemekhez képest.

(Fotó: Getty Images Hungary)

További cikkek a témában:

A napelem-parkok egy kis odafigyeléssel megmenthetik a méheket és más beporzókat Egy kis virágmag ide-oda, egy sövény menedéknek és máris beporzórovarok élőhelyévé válhat a napelemtáblák sivataga.

Többet ártana, mint használna, ha napelemekkel pakolnánk tele a Szaharát A sivatagba napelemeket rakni jó ötletnek tűnhet, de ha túlzásba visszük, akár az Amazonas-medence is kiszáradhat miatta.

A mesterséges intelligencia adhat rá választ, hogy miként gyilkolja a madarakat a napelem A napenergia környezetbarát, ám akad vele egy probléma, a naperőművek rengeteg madár halálát okozzák, nem teljesen világos okból – a rejtély megoldásában a mesterséges intelligencia segíthet.