Θεωρείται ο αέριος δυνάστης του κλίματος. Το διοξείδιο του άνθρακα έχει σκεπάσει σαν κουβέρτα τη Γη και σύμφωνα με τους ειδικούς ευθύνεται σε μεγάλο βαθμό για την κλιματική αλλαγή. Ερευνητική ομάδα στις ΗΠΑ κατόρθωσε να προσδώσει στο CO2 ιδιότητες που το καθιστούν από εχθρό, σύμμαχο στη μάχη κατά της υπερθέρμανσης του πλανήτης.
Το Southwest Research Institute στο Τέξας σε συνεργασία με κυβερνητικούς και εμπορικούς εταίρους κατόρθωσε να αναπτύξει αλλά και να δοκιμάσει στροβιλογεννήτρια πλήρους κλίμακας που αξιοποιεί υπερκρίσιμο διοξείδιο του άνθρακα (sCO2) σε ηλιοθερμικές μονάδες (CSP). Η τεχνολογία συνδυάζει κύκλους ισχύος sCO2 σε συνδυασμό αποθήκευση θερμικής ενέργειας.
Για να ξεμπλέξουμε το κουβάρι των τεχνικών όρων, οι οποίοι άλλωστε στους περισσότερους δεν λένε και πολλά, ας πάρουμε τα πράγματα από την αρχή.
Οι ηλιοθερμικές μονάδες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας συγκεντρώνουν άμεσα την ηλιακή ακτινοβολία μέσα από συστοιχίες παραβολικών κατόπτρων. Η ακτινοβολία αυτή εστιάζεται με μεγάλη ακρίβεια σε ένα μέσο - όπως συνθετικά έλαια ή νερό συνήθως - το οποίο και θερμαίνει. Με απλά λόγια έχουμε μετατροπή της ακτινοβολίας σε θερμική ενέργεια. Αυτός ο κύκλος παραγωγής καταλήγει να κινεί μια ηλεκτρογεννήτρια, η οποία παράγει ρεύμα.
Ας δούμε τώρα τι είναι το υπερκρίσιμο διοξείδιο του άνθρακα. Το sCO2, όπως περιγράφεται χημικά, είναι κοινό διοξείδιο του άνθρακα που διατηρείται πάνω από μια κρίσιμη θερμοκρασία και πίεση. Το γεγονός αυτό το κάνει να λειτουργεί σαν αέριο ενώ έχει την πυκνότητα ενός υγρού. Ουσιαστικά πρόκειται για ένα ρευστό το οποίο δεν είναι αμιγώς αέριο ή υγρό. Επιπλεόν, είναι μη τοξικό και μη εύφλεκτο.
Γιατί, όμως, ο συνδυασμός sCO2 και ηλιοθερμικών διατάξεων είναι σημαντικός; Γιατί οι ιδιότητες του ρευστού στην υπερκρίσιμη κατάστασή του καθιστούν το sCO2 ένα εξαιρετικά αποδοτικό ρευστό για την παραγωγή ενέργειας λόγω της υψηλής πυκνότητας, του χαμηλού ιξώδους και των ευνοϊκών ιδιοτήτων μεταφοράς θερμότητας. Σύμφωνα με τις πρώτες δοκιμές η χρήση του sCO2 ως θερμικού Μέσου μπορεί να αυξήσει την απόδοση μιας ηλιοθερμικής διάταξης έως και 10 ποσοστιαίες μονάδες.
Το μεγάλο πλεονέκτημα των ηλιοθερμικών συστημάτων είναι ότι επιτρέπουν τη διαθεσιμότητα ηλεκτρικής ενέργειας ανάλογα με την ανάγκη του δικτύου, χάρη στη θερμική αποθήκευσή της. Ως εκ τούτου καθιστούν εύκολη τη διαχείριση της παραγωγής κατ' απαίτηση. Στην Ευρώπη, οι ηλιοθερμικές εγκαταστάσεις είναι εφικτές σε γεωγραφικά πλάτη πλησίον της Μεσογείου. Η Ισπανία παραμένει, με βάση τα στοιχεία του 2020, ο παγκόσμιος ηγέτης στην εγκατεστημένη ηλιοθερμική ισχύ (2,3 GW), ακολουθούμενη από τις ΗΠΑ (1,8 GW).
