Bedrijf: met software ingestelde zonnespiegels halen 1000 graden Celsius

Het bedrijf Heliogen heeft voor het eerst zonne-energie geconcentreerd om temperaturen van meer dan 1000 graden Celsius te halen. De doorbraak kan de inzet van fossiele brandstoffen voor industriële fabricageprocessen overbodig maken, stelt het bedrijf.

Volgens de Californische start-up, die door Bill Gates wordt ondersteund en waar technici van onder meer Caltech en het MIT werkzaam zijn, is deze doorbraak mogelijk door de inzet van 'geavanceerde computer vision software'. Door de inzet van deze beeldherkenningssystemen kon Heliogen een rij zonnespiegels zeer precies uitlijnen om het zonlicht nauwkeurig op een enkel doelwit te richten.

Tot nu toe kwamen commerciële systemen om zonlicht te bundelen niet verder dan temperaturen van 565 graden Celsius, stelt Heliogen. Volgens het bedrijf is die temperatuur onvoldoende voor veel industriële processen; er zijn vaak veel hogere temperaturen nodig, waarvoor tot nu toe nog veelal het verbranden van fossiele brandstoffen wordt ingezet.

Volgens financier Bill Gates zijn industriële processen voor het maken van staal, cement, petroleumdestillaten en andere materialen verantwoordelijk voor meer dan een vijfde van alle emissies. De cementsector is bijvoorbeeld verantwoordelijk voor zeven procent van de wereldwijde koolstofdioxide-uitstoot. Uiteindelijk zou de vondst van Heliogen ertoe kunnen leiden dat hiervoor geen fossiele brandstoffen meer hoeven te worden gebruikt.

Het bedrijf heeft naar eigen zeggen een roadmap om met deze methode op termijn temperaturen tot 1500 graden Celsius te halen. Met dergelijke temperaturen zou het mogelijk zijn om CO₂ of water te splitsen, zodat op een milieuvriendelijke manier synthesegas of waterstof kan worden gemaakt.

Deze techniek is overigens niet nieuw. Het gaat uit van parabolische spiegels die heel nauwgezet het inkomende zonlicht volgen en het richten op een doelwit, veelal gesmolten zout of een vloeistof, dat zich bijvoorbeeld op een toren bevindt. Dit wordt opgewarmd en naar een warmtewisselaar geleid, waarna de hitte wordt gebruikt om stoom te genereren, waarmee een stoomturbine wordt aangedreven.

Reacties (180)

[Wozmro]

On the side:

Ik heb vroeger nog gewerkt als technieker aan lasersnijmachines om metaalplaten te snijden.

Daarin zat ook een spiegel die de laserstraal richting focuslens afboog.
Die koperen spiegel was watergekoeld en dmv een proportioneel ventiel kon je de waterdruk regelen en zo de kromme van de spiegel aanpassen en dus daaruitvolgend ook het focuspunt van de laser een paar MM op of neer verschuiven om het beste snijresultaat te verkrijgen (empirisch te bepalen).

Een techniek van +/- 20j oud maar misschien hier ook deels toegepast?

[MSalters]

Ik denk dat dat niet nodig is.

Een laser heeft maar een beperkt vermogen. Die focus was nodig om genoeg Watt/mm2 te produceren. Als je metaal wil snijden en je vermogen is te laag, dan voert het metaal de warmte af. Dan heb je een grote smeltplek in plaats van een kleine snij-plek.

Voor het soort toepassingen waar het in dit artikel over gaat is die concentratie niet zo hard nodig. Het maken van cement is geen millimeter werk. Je kunt dus met spiegels van een meter toe. De software roteert individuele spiegels, maar elke spiegel zelf blijft vlak.

[Arator]

In de Antwerpse haven heeft een bedrijf pas ook spiegels geplaatst om water op te warmen. Daar gaat het maar om 400°c, maar ze hebben het wel boven hun bedrijfsparking geplaatst. Heeft als voordeel dat 1. je geen bijkomende grond nodig hebt en 2. je wagen in de schaduw staat geparkeerd.
https://www.madeinantwerp...lpark-in-antwerpse-haven/

[HKS-Skyline]

Dit is niet nieuw, er zijn al meerdere van dit soort velden waar de warmte wordt gebruikt om water op te warmen voor het generegen van electriciteit. Wanneer je dit op een zonnige locatie zet kan het enorme hoeveelheden energie opwekken. Maar helaas in Nederland heeft het niet zo veel nut. Gelukkig hebben we hier voldoende wind om stroom uit te halen, het voordeel daar van is dat het snachts ook waait.

[Iblies]

https://www.sciencealert....nt-solar-farm-a-good-idea

In marokko heb je vb de ourzazate centrale waar onder andere capaciteit wordt bewaard in zoutvoorraden zodat je ook in een nacht genoeg capaciteit hebt.
Marokko is ook een voorbeeld dat in korte tijd van importeur naar exporteur is gegaan.
https://www.moroccoworldn...er-electricity-spain/amp/


In dergelijke centrales heb je ogenschijnlijk veel verliezen bij omzetten van zon, naar zout, naar verwarmen, naar stroom,
maar het zijn verliezen die er weinig aan toe doen. Zon schijnt er continu en is geen grondstof in de traditionele zin. Belangrijker is een continu output van elektriciteit omdat grootverbruikers niet zomaar even kunnen afschakelen en opstarten.

in dergelijke locaties kun je bepaalde processen uitvoeren die hier onmogelijk lijken zonder extreem hoge kosten ivm verbruik ed.
Voorbeeld is metaal-productie met minimale extra vervuiling wat interessant is voor niet alleen Europa, maar ook in China hebben ze ook genoeg van alle smog.

[Reactie gewijzigd door Iblies op 22 juli 2024 23:06]

[Micahve]

Klopt, en met deze techniek kunnen ze daar met gemak meer dan het dubbele aan warmte genereren en daarmee veel meer stroom te genereren.

Dit is dan ook voor elektra generatie vooral erg interessant in warmere landen, aangezien daar gewoon efficiënter is dan hier in Europa

[theMob]

In algemene zin produceren ze niet meer warmte gerekend naar het gebruikte spiegeloppervlak. Ze kunnen het door betere techniek preciser bundelen zodat een klein plekje veel heter wordt, Dit maakt juist andere processen mogelijk die een hogere temperatuur nodig hebben dan energieopwekking, waardoor de bruikbaarheid van de techniek breder wordt.

[Piquedram]

gelukkig geeft het artikel ook mee wat er wel nieuw is: bestaande commerciële systemen komen niet boven de 565 graden celsius uit. En dit bedrijf zou een roadmap hebben om tot 1500 graden te gaan, waarmee ze CO2 zouden kunnen splitsen of op groene manier waterstof te maken.

[Reactie gewijzigd door Piquedram op 22 juli 2024 23:06]

[misterbennie]

Die 565 graden die je noemt is de werktemperatuur om het zout vloeibaar te maken.
Indien ze geen constante stroom kouder zout naar 565 graden opwarmen stijgt de temperatuur heel snel naar zeer hoge temperaturen.
Zoals HKS-skyline al zei, dit is helemaal niets nieuws en wordt al jaren toegepast.

[Verwijderd]

Een warm object verliest weer energie (en dus temperatuur) doordat het warmte uitstraalt in de vorm van infrarood licht (en als het maar heet genoeg is ook zichtbaar licht).
Op een gegeven moment is het uitgestraalde vermogen net zo groot als het aangevoerde vermogen, en stijgt de temperatuur niet verder.
Het is dus een illusie om te denken dat een statisch object in zo'n situatie eindeloos blijft opwarmen.

[misterbennie]

Natuurlijk is er een maximum.
Voor de solar concentrator in Spanje gaat het tot ongeveer 700-750 graden.
Volgens PSI Zwitserland kunnen ze tot 1200 graden komen.
https://www.psi.ch/en/med.../the-sun-rises-for-cement
Dit is een artikel uit 2013, dus is er voorlopig weinig vernieuwends aan deze startup.

[Reactie gewijzigd door misterbennie op 22 juli 2024 23:06]

[Verwijderd]

De 1200 uit je link is bereikt in een laboratoruim. Dit nieuwsbericht gaat over een resultaat dat bereikt is met een commercieel systeem. Een totaal ander TRL niveau dus.

En het principe is inderdaad niet nieuw, maar dat wordt ook niet geclaimd - alleen het doorbreken van de 1000C grens met een commercieel systeem.

[misterbennie]

"Heliogen is de eerste die de hitte zo hoog wist te kregen om voor cement en staal te gebruiken."
En dat is niet zo. Verder wordt er het volgende gezegd: "Deze zonne-oven kan worden gebruikt om bijvoorbeeld cement, staal of glas te maken"

Dit heeft PIS al in zijn proof of concept staan en in 2013 al gerealiseerd.
Het enige dat innoverend aan deze startup is, is dat ze AI gebruiken om dit te bewerkstelligen.

Op de website staat bijzonder weinig informatie en in het enige filmpje dat ze hebben staan wordt er weinig over de "nieuwe" techniek gezegd anders dan dat het fantastisch en vernieuwend is, wat het dus niet echt is (Buiten de AI).

Ik zou trouwens niet heel snel spreken over een commercieel systeem daar er nog geen verkoopbaar product is.

Toevoeging
Hier trouwens een Duitse set-up waarmee ze in 2017 al 1400 graden bereikten.
https://www.solarpaces.or...-will-split-h2o-hydrogen/

Toevoeging2
Zoek eens naar Solar Reactor, hier vind je redelijk veel onderzoeken en testopstellingen.

[Reactie gewijzigd door misterbennie op 22 juli 2024 23:06]

[dikkechaap]

Heb je een bron/idee van hoe hoog die temperaturen dan kunnen komen? Wat zijn 'zeer hoge' termperaturen? In tegenstelling tot menigeens intuitie kun je met spiegels/lenzen niet zomaar een zeer hoge temperatuur verkrijgen, zie ook de hierboven al gelinkte uitleg:

https://what-if.xkcd.com/145/

[misterbennie]

Ik heb even rondgekeken en er wordt een temperatuur genoemd van >800 tot maximaal 1200 graden.
"However, the PSI in Switzerland has developed the so-called solar kiln that can heats up to a calcination temperature of 1200 oC. "

Hier het artikel van PSI:
https://www.psi.ch/en/med.../the-sun-rises-for-cement

[OxWax]

Dit is niet nieuw, ....

1000graden ipv 565 graden is niet 'nieuw' nee, slechts een verdubbeling

[Micahve]

Ja en dat is dus nieuw, aangezien dat eerst een limiet van de technologie was.

[Freaky_Angelus]

Nee, geen limiet van technologie, een limiet vanuit financiën...

In 2011 al bezig geweest met een project waar bewust de temperatuur laag werd gehouden (~350) en men actief zo hard mogelijk overal limieten aan het toepassen was. De reden is kosten, 565 is geen uitdaging om te bereiken, 565 zonder schade is een dure aangelegenheid van materialen die je nodig hebt.

Zo ook deze 1000C is niet het bijzondere punt, als ze dit op economische interessante wijze kunnen is dat het bijzondere punt. 1000C halen is niet meer dan genoeg spiegels op 1 punt richten en zelfs in open buitenlucht kan je het dan halen.... Zo simpel is 1000C... Dat je hele toren dan erachter ook wegstroomt is een geheel ander verhaal.

Het project van toen was toen ook al bezig met zoutopslagen etc. echter de voordelen van op die temperaturen opslaan vs. het veld en de systemen die de hogere temperaturen dan ook aan moesten kunnen waren financieel nadelig. Dus, als de 'techniek' nu goedkoop genoeg beschikbaar is dan is dat mooi, maar dan zijn hooguit de productietechnieken nieuw

[theobril]

"1000graden ipv 565 graden is niet 'nieuw' nee, slechts een verdubbeling" Kelvin draait zich om in zijn graf . Volgens mij is 0 graden gekozen als overgangstemp water-ijs bij zekere druk. het is niet het absolute nul-punt, en daarmee is 40 graden niet 2 x zo heet als 20 graden.

[misterbennie]

Gezien van uit Kelvin is het verschil kleiner dan 2% dus bijna te verwaarlozen.
Vanuit de mens geredeneerd is het verschil tussen 20 en 40 graden zeer groot.

Natuurlijk blijft het fout om te zeggen dat het twee keer zo'n hoge temperatuur is.

[MSalters]

Als je de verhouding van temperaturen wil gebruiken, moet je absolute temperaturen gebruiken.

1000 graden Celsius is 1273K, 565C = 838K. Geen verdubbeling, eerder 50%.

[OxWax]

Goeiemorgen ...

[OxWax]

ewel, 273.15 K = 0 C dan is van 500C ==> 1000C toch x 2

[Fijinees]

In wetenschap mag je uitgaan van K. C is een leuke gradatie voor niet-wetenschappelijke doeleinden, zoals iets duidelijk maken voor niet-wetenschappers.

[OxWax]

Zal best maar bij het reageren op artikels ga je uit van de inhoud en die zegt overal "C"

[theobril]

Bij het reageren op artikels mag je toch uitgaan van basale kennis zoals hoe de temperatuurschaal werkt? Gegevens in het artikel fout interpreteren en dan zeggen "ja maar het stond zo in het artikel" is wat mij betreft raar.

[OxWax]

Ik weet hoe computers, netwerken, servers , ... en ben tevens ook wetenschapsnerd maar ik wist dit niet (nooit te oud om te leren)

[_Timmos]

500 x 2 = 1000 ja, maar
(273.15 + 500) x 2 != (273.15 + 1000)

Een verdubbeling van temperatuur zou bvb van -73.15 C = 200 K naar 2 x 200 K = 400 K = 126.85 C zijn.

[CEx]

Het gaat ook niet over het genereren van elektriciteit maar over het opwekken van warmte op deze manier.

[josttie]

Het nieuwe is dus de temperatuur wat blijkbaar voor nieuwe toepassingen kan zorgen, wat bestaande systemen dus niet kunnen.
Bestaande systemen verwarmen bijvoorbeeld een bak zout en dat werkt als een buffer zodat je 's nachts ook energie opwekt. Ik denk inderdaad dat het in Nederland wellicht niet heel veel nut heeft, maar de wereld is groter dan Nederland. Ik ben benieuwd naar de impact van deze techniek, want ze zeggen al dat je dit dus kunt inzetten om (waterstof) gas te genereren wat je dus kunt opslaan en op andere momenten in kan zetten, ook 's nachts als het niet waait.

[Euronitwit]

De Spaanse ‘Power-Tower’ Gemasolar, vlakbij Sevilla (2011) gebruikt 's nachts gewoon het nog niet afgekoelde zout om dan nog steeds stroom op te wekken.

[Coocoocachoo]

Gaaf om zo groene energie te gebruiken voor de meer vervuilende processen.

Ik vind het wel interessant hoe hoge temperaturen gehaald worden en wat voor industriële processen dan volgens het bedrijf binnen handbereik komen. Maar ben dan toch ook wel benieuwd wat voor (dak)oppervlak bijvoorbeeld een cementfabriek nodig heeft om niet alleen de juiste temperatuur, maar ook genoeg energie voor continue warmte voor de processen te kunnen leveren. En of dat matcht met het formaat van huidige fabrieken.
Ik kon dat niet zo terugvinden in hun statement.

[Reactie gewijzigd door Coocoocachoo op 22 juli 2024 23:06]

[skatebiker]

Hoge temperaturen kunnen ook dmv. elektriciteit worden verkregen, zeker in de staalindustrie. Daar gebeurt het al met de Electric Arc furnace.
En elektrictiteit kan met zon en wind worden opgewekt, moet wel tussentijds opgeslagen worden, maar dat moet met dit proces ook.
Eerliijk gezegd niks nieuws dus, meer een publiciteitsstunt.

[Micahve]

Het idee is inderdaad niets nieuws, maar het de hoge temperaturen die dit systeem bereikt, dat is wel iets nieuws.
Als de temperatuur iets hoger gekrikt kan worden dan heb je dus geen Electric Arc Furnace nodig, tenminst overdag niet, aangezien je dan staal kan maken door het ijzer te verwarmen met zonlicht!

Zoals dit artikel ook zegt dit is een sufisticated zonneboiler en oversized zonne boiler.

Maar wat nog mooier is, dat deze ontwikkeling ook toegepast kan worden in bijvoorbeeld Afrika, een aantal landen waaronder Marokko willen stroom op gaan wekken met zonneboilers inplaats van panelen, de warmte hiervan kan dan ook in zout opgeslagen worden en dat zorgt voor stroom in de nacht.

En aangezien dit systeem veel hogere temperaturen kan bereiken, kan je dus ook meer stroom op wekken!

[Verwijderd]

Als de temperatuur iets hoger gekrikt kan worden dan heb je dus geen Electric Arc Furnace nodig, tenminst overdag niet, aangezien je dan staal kan maken door het ijzer te verwarmen met zonlicht!

Grapjas... als jij denk dat je een paar ton ijzer kan smelten met spiegels heb je niet veel notie van hoeveel energie dat kost.

Heb het even op een servet gedaan (vast ergens fout) maar maar mijn idee heb je 1500M2 spiegels nodig om een kilo staal naar zijn smeltpunt te krijgen, aangenomen dat je de temperatuur kan bereiken en dat je minimaal 30 minuten hebt).

[Bacchus]

Leuk om eens uit te rekenen:

Tata IJmuiden produceert rond de 10 miljoen ton staal per jaar op een terrein van 750 ha.

Smeltwarmte van staal = 14 kJ/mol, molaire massa = 55 g/mol, dus het smelten van al dat staal kost 2,5 PJ

De jaarlijkse zoninstraling in Nederland is 3,6 GJ/m², dus op het hele Tata-terrein valt jaarlijks 27 PJ.

Natuurlijk doet Tata nog een hoop andere dingen die veel energie kosten en zullen we nooit zelfs maar 10% van al het zonlicht op het Tata-complex om kunnen zetten in warmte maar het is wel een leuk idee van schaal.

[MSalters]

Je negeert dat Tata geen gesmolten staal als eindproduct heeft. Van die 2,5PJ valt misschien 90% te recyclen om het inkomende ijzererts voor te verwarmen. Netto is er dan nog maar 0,25 PJ aan zonne-energie nodig.

[Countess]

1500m2 spiegel is 30 bij 50 meter. dat is niks.

Ouarzazate Solar Power Station, een geconcentreerde zonnen energie krachtcentrale in Marroko beslaat een gebied van 2,500 hectaren, of wel 25 miljoen vierkante meter. (kan niet precies vinden hoeveel daarvan spiegels zijn, maar het is het overgrote deel aan de satelliet foto te zien.

https://en.wikipedia.org/wiki/Ouarzazate_Solar_Power_Station

[Verwijderd]

Nu ligt het bij mij voor de hand om te denken dat je met 1500m2 aan spiegels, dus 2 kilo staal per uur kan smelten. Maar die energie die je in dat staal gestopt hebt gaat toch niet verloren? Dus als je dat staal smelt, in de juiste vorm giet, dan kan je daarmee toch weer nieuwe stukken staal opwarmen?

[Micahve]

Ik heb gewoon scheikunde gedaan op school haha
tuurlijk heb je wat ruimte nodig, maar je moet ook dingen opofferen om de planeet te redden.

[MSalters]

Ik neem aan dat je de kilo ijzer vanaf kamertemperatuur hebt opgewarmd? En dat je er van uit gaat dat die energie niet gerecycled wordt?

In een echte fabriek maak je gebruik van het feit dat je eindproduct geen gesmolten staal is. Dat moet je toch afkoelen. De warmte die bij het afkoelen van je eindproduct vrijkomt recycle je terug naar de input. Dat is niet perfect, maar vaak kun je 90% recyclen. Dat beteken dus dat je nog maar 10% van de warmte door de zon hoeft te laten leveren.

[ProfPi]

Als rekenvoorbeeld: Tata Steel IJmuiden maakt ~ 10 miljoen ton staal per jaar.

Om dat naar 1600 °C te verwarmen is 500 [J/kg/K] * 1E10 [kg] * 1600 [K] = 8E15 [J] nodig.
Per jaar is nodig: 8E15 [J] / (365*24*60*60 [s]) = 2,54E8 [W]

Zonneinstraling is ~ 1,3 [W/m2] dus de minimale oppervlakte voor het proces is:
2,54E8 [W] / 1,3 [W/m2] = 195 [km2].

Het huidige bedrijfsterrein is 7,5 [km2] dus grofweg een factor 25 verschil.

Dan heb ik niet meegerekend:

• Efficientie van het proces
• Energie nodig voor transport en proces
• De verschillende processtappen waarbij verhit moet worden
• Het feit dat 's nachts de zon niet straalt

Realistisch zou er voor een staalfabriek formaatje IJmuiden zeker 1000 km2 nodig zijn. Zelfs als je de hele sahara volzet kom je nog niet uit om de wereldbehoefte aan staal af te dekken.

[Verwijderd]

Je zit er een factor 1000 naast
De irradiantie van de zon is maximaal 1367 W/m², door de ligging van Nederland maximaal rond de 1000 W/m².

[ProfPi]

Je hebt gelijk

Hoeveel er bij de omzetting van zonne-energie naar thermisch (of electrisch) beschikbare energie overblijft bij Heliogen kan ik zo snel niet vinden.

[Freaky_Angelus]

NL haalt geen* 1000 hoor reken met 800...

*, Een heldere voorjaarsdag (niet midzomer dan te heiig / vochtig) met een wolkje erbij voor wat stiekeme extra reflectie kan je een piek van 1000 leveren, maar 'constant' kom je niet (ver) voorbij de 800.

[Countess]

Dus 0.195 KM2. peanuts eigenlijk.

Of als we rekenen met de 800 watt/m2 van Freaky: 0.317 KM2

Maar ze kunnen ook verhuizen naar noord africa natuurlijk.

[Reactie gewijzigd door Countess op 22 juli 2024 23:06]

[Adimeuz]

Is dat zo?
Volgens mij refereert dit plaatje naar een onderzoek waarin hele andere conclusies getrokken worden?

[ProfPi]

Dat gaat uitsluitend over electriciteitsbehoefte en productie. De totale energiebehoefte is aanzienlijk meer.

Mijn berekening is kort door de bocht, en theoretisch kan het misschien ook wel. Maar de hindernissen zijn fenomenaal (schaal, onderhoud, geopolitiek, transport en opslag).

[g0tanks]

Met die redenering kan je vrijwel elke progressie van een bestaand systeem of vakgebied wegdoen als 'niks meer dan een publicititsstunt'.

[tweaknico]

van ~560 Celcius naar 1000Celcius is best wel een stapje vooruit.
>800Celcius komen er een steeds groter aantal industriele processen in aanmerking.

[ajolla]

Kun je de energie niet in het te smelten metaal opslaan?

[tweaknico]

Zoek eens naar gesmolten zout batterijen.

[ajolla]

Als je een aluminiumsmelter op de zon wilt laten werken kun je de thermische massa daarvan toch mooi als buffer gebruiken?

[tweaknico]

Niet echt omdat die smelter eigenlijk alumium platen en blokken moet produceren. Pannen etc. wordt daar later uit gestanst & geperst.
Dus erts & schroot omzetten naar plaatmateriaal gaat het makkelijkst via een kort durende vloeibare fase.
Een buffer impliceert dat warmte opslag handig zou zijn, bij een smelter is dat niet op grote schaal het geval, meer een zo kortmogelijk durrend lastig deel van het proces.
(Overigens hebben die veel stroom nodig voor het proces 250kA bij 4 a 5 volt. Niet voor warmte maar voor electrolyse, zie: https://wetenschap.infonu...auxiet-tot-aluminium.html) Het moet ook nog een gebeuren bij een temperatuur van 950 Celcium (om een oplossing van alluinaarde in kryoliet) te maken.

[ajolla]

Da's 1 a 1,25 MW, niet zo heel erg veel.

[tweaknico]

Voor 1 CEL.... en ze hebben honderden cellen... het is niet voor niets dat pechinez naast Borsele centrale zit.

[ajolla]

Ah, dat verandert de zaak natuurlijk.

[tweaknico]

De Cement industrie zal alleen niet CO₂ vrij raken...
CaCO₃ -> CaO + CO₂ levert op zich al CO₂ op.

[Reactie gewijzigd door tweaknico op 22 juli 2024 23:06]

[tweaknico]

Iglo bouwen?

Maar CO₂ is inderdaad niet het enige broeikas gas. Als de toendra's gaan smelten (nu permafrost) dan komt er genoeg methaan vrij om er nog een schepje bovenop te doen.

[Mavamaarten]

Enige voorwaarde: genoeg zon natuurlijk.

[Bas_B]

Dat is niet mogelijk. Voor een betere uitleg dan die ik je ooit zou kunnen bieden: https://what-if.xkcd.com/145/

[ajolla]

Maar datzelfde argument zou het 'backradiation' argument van door de CO2 naar aarde ingestraalde broeikaswarmte onderuit halen waardoor CO2 opeens onschadelijk wordt.

[sympa]

Nee, een perfecte broeikas kan niet warmer worden dan het oppervlak van de zon. En dat is echt te warm voor mij, maar dat kan heel persoonlijk zijn hoor.
Hoe dat werkt: de broeikas laat korte golflengtes binnen (die horen bij de 5000 graden blackbpdy radiator). De aarde zelf is een 300K blackbody radiator en die straalt zelf op andere golflengte uit. Als die golflengte wordt onderdrukt/gereflecteerd wordt er dus minder uitgestraald.
Mocht een planeet ook bij de 5000 graden komen dan zijn de stralingsspectra gelijk en werkt zo'n broeikasfilter niet meer. Maar dan is het ruimschoots te laat.

[ajolla]

Het gaat mij om de zgn. 'back radiation', de warmtestraling die van de CO₂ in de atmosfeer teruggestraald zou worden en de aarde zou opwarmen.
Dat moet dan volgens de thermodynamica ook niet kunnen gezien de atmosfeer op de hoogte waar die straling vandaan zou komen kouder is dan het aardoppervlak.

[sympa]

Iets 'kouds' kan prima marmtestraling reflecteren. Dat wordt gedemonstreerd met de spiegels van die zonnecentrale, en je kan het ook zelf testen: een spiegel als de zon schijnt: de spiegel wordt niet warm, maar als je je hand in de gereflecteerde straling houdt wordt die wel warm. (In de winter kan je dit ook proberen met een aluminium plaat en een straalkachel, zoeen met gloeielementen).
Het xkcd-verhaal laat zien dat je hand nooit warmer kan worden dan de stralingsbron, hoe je de spiegel ook vormt en hoe groot ie ook is. Maar wel dat ie warmer kan worden dan de spiegel.
Als je naar 'broeikasgassen' kijkt dan zijn er twee effecten. Een is de instaling van zonne-energie op de aarde. De broeikasgassen veranderen daar nauwelijks iets aan, want de meeste energie van de zon zit in golflengtes die daardoor niet gereflecteerd worden (een beetje als glas, dat laat ook veel van die straling door).
Tegelijk straalt de aarde ook energie uit, op langere golflengte. Omdat de aarde veel koeler is dan de zon. De aarde kan alle richtingen op stralen, en zo raken we de zonne-energie weer kwijt.
Als de aarde nou - op die golflengtes gezien - een glimmende bol wordt, wordt die energie niet meer uitgestraald. Met als helaas logisch gevolg dat de aarde steeds warmer wordt.
Dat van die uitstraling is ook makkelijk te reproduceren. Neem een stuk zwart (oxide) ijzer, en een stuk blank aluminium. Verhit beide tot dezelfde temperatuur en houd je hand er naast zodat je alleen stralingswarmte opvangt. Het ijzer geeft dan veel meer warmtestraling.

[sympa]

Dus gedraagt de "CO₂-laag" zich als een spouwmuur. In plaats dat het aardoppervlak rechtstreeks naar het heelal uitstraalt (komt nooit terug) straakt het naar de CO₂-laag - die inderdaad kouder is, daarom straakt de aarde naar die laag - en die laag straalt ook een beetje terug naar de aarde.
Die laag is kouder, en straalt daarom minder uit naar het heelal.

[ajolla]

Ooit van thermodynamica gehoord? Een kouder voorwerp kan geen warmer voorwerp opwarmen. Punt. Einde discussie want je analogie is daarom blijkbaar fout.

[sympa]

In een huis met een spouwmuur houdt de koude buitenmuur wel de warme binnenmuur warm.

[ajolla]

Flauw want dat doet 'ie niet. Hij neemt nog steeds netto warmte op van de kamer en geeft dat naar buiten door.
Het is slechts een iets betere isolator dan een enkelsteensmuur. Heeft niets met 'back radiation' of reflectors te maken.

[sympa]

En toch blijft een huis warmer als er een spouwmuur omheen staat.
Niet omdat de spouwmuur het huis opwarmt, maar omdat die afkoeling verhindert.

[ajolla]

Ja, bij een huis werkt dat zo. En dan?

[tweaknico]

Het is een ander effect...

Broeikas gassen zijn minder doorzichtig in InfraRood en wel doorzichtig voor UV.
Dus UV komt de dampking binnen en wordt op het aard oppervlak goeddeels omgezet in IR.
Dat IR wordt weer uitgestraald maar gereflecteerd door een deel van de admosfeer....
Doordat er meer energie binnen blijft zal het langzaam warmer worden.
Als er veel water en zwavelzuur (van wat forse vulkaan uitbarstingen bv .zoals de Krakatau) in de hoge atmosfeer terecht komt zal er veel UV gereflecteerd worden waardoor de opwarming minder wordt en er zelf een global cooling voor een paar jaar van een paar graden kan optreden.

(Zoek anders eens op hoe de Venus aan z'n warme atmosfeer komt).

[ajolla]

Nee, dat werkt niet anders. Hoe 'reflecteert' een gasmolecuul?
Door door een foton aangeslagen te worden en terugvallend naar een lagere energietoestand een foton uit te zenden.
En volgens de thermodynamica kan dat foton de aarde niet opwarmen, want dan zou je een warmtepomp krijgen die zonder energie input warmte van lagere naar hogere temperatuur transporteert.

[Reactie gewijzigd door ajolla op 22 juli 2024 23:06]

[MSalters]

Heeft dat foton dan een negatieve energie? Nee, natuurlijk niet. Dat warmt de aarde dus wel op.

Thermodynamica is een statistisch proces. Een individueel foton kan ervan afwijken. Sterker nog, vrijwel elk foton wijkt er van af. Dat is net zoiets als een dobbelsteen: gemiddelde 3,5, maar elke worp levert een geheel getal op.

[ajolla]

Ja, maar kun je dit in overeenstemming brengen met de wet dat warmte niet van een kouder naar een warmer object stroomt?

En waarom kun je een stuk staal dan niet met een straalkacheltje witheet stoken, zoals hier eerder is gesteld?
Als het vermogen van je kacheltje hoog genoeg is zouden er toch voldoende fotonen op het staal terecht komen?

[Reactie gewijzigd door ajolla op 22 juli 2024 23:06]

[MSalters]

Statistisch proces, zoals gezegd. Fotonen brengen energie over. Dat gaat beide kanten op. De fotonenstroom van het hete object naar het koude object is groter, maar individueel kan een foton daar van afwijken.

[ajolla]

"De fotonenstroom van het hete object naar het koude object is groter,..."

Als het koude object nou vele malen groter is dan het hete object, kan dan bijvoorbeeld de achtergrondstraling van het heelal de zon opwarmen?
Of een heel grote niet zo warme schil op grote afstand om een hete bol, die bol opwarmen?
Jouw beschrijving lijkt dat niet uit te sluiten maar toch lijkt dat niet te kunnen.

Misschien moeten we de vraag vertalen naar: hoeveel vermogen (of: hoeveel fotonen, en in welke richting) straalt een zwarte straler uit per oppervlakte-eenheid?
Misschien vinden we dan een fundamentele limiet voor het verschil tussen hoge-energieuitstraling en lage-energieabsorptie en dat dat nooit negatief kan worden.

Principiëel zie ik die beperking in heel het voorgaande nog niet aan bod komen, tenzij in de door jou bestreden algemene 'warmte stroomt niet van koud naar warm'.

[dikkechaap]

Kleine aanvulling: met lasers kan het wel (die kunnen zeer warm worden). Alleen heb je daar natuurlijk heel veel energie voor nodig, dus voor dit soort toepassingen is dat onbruikbaar.

[Stoffie22]

Het minpunt hierbij is dat je daar energie in moet stoppen, ipv dat het van "gratis en groen" zonlicht komt!

[OxWax]

Waarom zou je dat willen doen met ZONNEcollectoren en vooral , wat zou hier het nut van zijn ?

[ikbenerniet]

Het was meer een nutteloos tegenargument op de nutteloze opmerking dat zonnecollectoren zon nodig hebben, terwijl dat dus ook prima met een kunstmatige lichtbron zou kunnen. Maar ja, ik moet idd wel toegeven dat het niet efficiënt is

[marcovtjetje]

Nee, je kan binnen een bepaalde afstand natuurlijk maar zoveel spiegels plaatsen. Er zit daardoor een maximum aan het vermogen dat je per toren kan halen. Daarna moet je toch energie gaan transporteren en krijg je omzettingen en lagere rendementen.

[bbob]

Dat is in sommige delen van de wereld natuurlijk geen probleem echter als men het heeft over industriële processen dan zijn dat vaak fabrieken die 24/7 draaien. De zon is er hooguit 12 uur per dag, waarvan misschien 8 uur voldoende is om die temperatuur te halen. Dat betekend dus dat je 24/7 fabriek een 8/7 wordt, van 3 naar 1 ploeg.
De payback van je installatie is dan een stuk lager tenzij je 1 ploeg op de zon draait en de overige 2 op andere energie.

[Huugje]

Als ze uiteindelijk wel die 1500 graden weten te halen, dan kan men overdag wanneer er voldoende zon is eventueel waterstof produceren en de verbranding daarvan gebruiken voor hun 24/7 productieproces. Het is dan natuurlijk wel de vraag in hoeverre dat economisch rendabel zal zijn.

[MSalters]

Warmte is goed te bufferen in gesmolten zout, dat is een bewezen techniek.

[bbob]

Klopt maar boven de 1000 graden en meer weet ik niet of dat werkt met zout.
Wat ik begrepen heb is dat het vooral voor opslag is bij lagere temperatuur.

[3raser]

En schone spiegels.

[snah001]

Niks nieuws onder de zon.

Dit bedrijf doet dit al sinds 2000:
http://solitermgroup.com/en/content.php?cat=1&content=9

En hier halen ze al meer dan 900 graden C sinds 2017 en verwachten tot over de 1000 graden C te gaan:
https://www.dlr.de/sf/en/...d-10436/22288_read-51974/

[Countess]

De onderste link is van een research institute. De link in het artikel heeft het over de eerste keer dat het is gedaan door een commerciële partij.

today announced its launch and that it has – for the first time commercially – concentrated solar energy to exceed temperatures greater than 1,000 degrees Celsius.

En zoals we allemaal weten kan de stap van onderzoek naar commerciële toepassing heel groot zijn, dus dit is zeker een prestatie waar aandacht aan besteed mag worden.

[SSDtje]

Nu is dit volledig of topic:
Maar hetzelfde geld voor dit systeem, welke dan wel een heel ander doel heeft dan deze uit het artikel, dit systeem word namelijk ingezet om Carbon & CO2 uit de lucht te onttrekken, welke ook door Bill Gates gebackt wordt overigens.
"Bill Gates-Backed Carbon Capture Plant Does the work of 40 Million trees"

@ https://youtu.be/XHX9pmQ6m_s

Allemaal goeie initiatieven, waar nog niks mee gedaan wordt, en da's gewoon echt jammer.

[JumpStart]

Aan een spiegel valt niets te kalibreren.

Heliogen is able to achieve these breakthrough temperatures as a result of its technology that uniquely uses advanced computer vision software to hyper-accurately align a large array of mirrors to reflect sunlight to a single target.

Het nieuwe dat Heliogen hier doet is dat ze beeldherkenning inzetten om de spiegels nauwkeuriger te richten. Alle zonlicht komt zo op een kleiner oppervlak samen, wat tot een hogere temperatuur leidt.

[Joep]

Aan een spiegel valt niets te kalibreren.

Oh echt wel: https://en.wikipedia.org/wiki/Active_optics en https://en.wikipedia.org/wiki/Adaptive_optics

Edit: Niet dat Heliogen deze technologie toepast, maar het kan wel.

[Reactie gewijzigd door Joep op 22 juli 2024 23:06]

[JumpStart]

Het gaat erom dat "to align" iets anders is dan "to calibrate".

Kalibreren doe je eens in de zoveel tijd om te kijken of een instrument nog netjes voldoet aan een standaard. Daar is hier geen sprake van, hier wordt geavanceerde software gebruikt om alle spiegels continue de zon optimaal te laten volgen om alle reflecties exact op dezelfde hele kleine plek te krijgen. De lichtconcentratie wordt zo veel hoger, en de temperatuur dus ook, dan bij conventionele "tracking".

[Reactie gewijzigd door JumpStart op 22 juli 2024 23:06]

[azogtoth]

To calibrate kan slaan op het calibreren van de servo's en de resolvers van de spiegels. Het calibreren zorgt dan voor een betere uitlijning.

[JumpStart]

Waar kalibratie wel en niet op slaat is helder. "Afstellen", "corrigeren", "bijsturen" of "uitlijnen" is geen kalibratie.

Calibration is the comparison of measurement values delivered by a device under test with those of a calibration standard of known accuracy.

Zie https://en.wikipedia.org/wiki/Calibration

Maar dit is inmiddels gezever in de zij-lijn, de titel van dit artikel is al gecorrigeerd.

[TheSiemNL]

Kijk maar eens wat documentaires over de Hubble en dan weet je dat een spiegel wel degelijk te kalibreren is.

https://www.youtube.com/watch?v=SQvp5_XlzRI

[Reactie gewijzigd door TheSiemNL op 22 juli 2024 23:06]

[JumpStart]

Zoals ook elders aangegeven: kalibreren is het vergelijken van een meeting met een standaard. Je legt je meetlat naast de standaard Meter. Je stopt je thermometer in zuiver water met ijsklonten bij standaard atmosfeer. Je timed je horloge met een atoomklok. Je legt een ijkgewicht op je weegschaal, enzovoorts.

Wat er met spiegels in sommige telescopen gebeurt is wel "active optics" of "adaptive optics" maar valt niet onder de noemer kalibreren.

[theMob]

Die spiegels worden steeds actief versteld ivm de veranderende positie tov de zon. Maar eerst zal je ze toch heel precies moeten kalibreren zodat ze samen naar hetzelfde plekje reflecteren omdat ze anders allemaal continu een andere plek verlichten.

[JumpStart]

Dan nog. Noem het uitlijnen, richten of afstellen. Al die omschrijvingen kloppen. Het bron-artikel heeft het over "to align". Het is geen meting en vergelijking met een officiële standaard, dus het is géén kalibreren.

https://en.wikipedia.org/wiki/Calibration

[skatebiker]

Helemaal waar, maar om een bepaalde hoeveelheid energie op te vangen, heb je een bepaalde oppervlakte nodig. Of dat nu spiegels voor een zonlichtconcentrator of fotovoltaische zonnecellen zijn.
En hete zoutoplossing opslaan en transporteren is dat echt zoveel beter dan gewoon waterstof gegenereerd met zonnecellen en elektrolyse ?
Dit verhaal heeft wel erg veel nadruk op AI, hoe geweldig de software wel is.

[Verwijderd]

En hete zoutoplossing opslaan en transporteren is dat echt zoveel beter dan gewoon waterstof gegenereerd met zonnecellen en elektrolyse ?

Ja, want elektrolyse is bijzonder inefficiënt.

[caipirinha]

Is allemaal relatief, in landen waar de zon nauwelijks schijnt werkt dit systeem ook niet en in landen waar het veel waait maar altijd op het verkeerde moment heb je alleen iets aan windenergie als je het kunt opslaan.
Elektrolyse is inefficiënt maar een windturbine laten draaien en niets met de energie doen is nog veel inefficiënter.

Hebben ze zelf ook door.

In addition to industrial process heat, Heliogen’s technology roadmap calls for temperatures up to 1,500 degrees Celsius. At that temperature, Heliogen can perform CO2-splitting and water-splitting to make 100 percent fossil-free fuels such as hydrogen or syngas.

Ik meen dat in Nevada al sinds de jaren 70 een dergelijke zonne oven staat. kan zo snel de link niet vinden maar het concept is al heel oud ook met vlakke spiegels en computersturing.
Mooi initiatief maar ik zie het nieuwe niet echt.

[MSalters]

Elektrolyse is "bijzonder inefficient" voor zaken als elektrische autos, omdat een behoorlijk deel van de energie omgezet wordt in warmte. In deze toepassing hebben we 't zuiver over warmte, dus dan is warmte geen verliespost.

[Cilph]

Wat en hoeveel is er tot 1000 graden verwarmt? Afhankelijk van hoe groot het object is wat ze verwarmen is dit een prestatie of een fluitje van een cent.

[MrMonkE]

Ja, ik heb tot mijn grote schaamte deze techniek in mijn prille jeugd toegepast op enkele mieren die onze tuin onveilig maakten.

[Mirved]

Jij haalde 1000 graden met je vergrootglas?

[apt]

Met een spiegel blijkbaar. Nog best een prestatie.

[litebyte]

Alles is relatief...zeker ten opzichte van een mier

[MrMonkE]

Ik ga zeggen..: Ja!

[ajolla]

Ja zegt 'ie.
Fahrenheit zeker?

[MrMonkE]

Ik had zo'n ding uit een oude overhead projector.

[ajolla]

Dan heb ik medelijden met de mier.

[OxWax]

Met dergelijke temperaturen zou het mogelijk zijn om CO2 of water te splitsen, zodat op een milieuvriendelijke manier synthesegas of waterstof kan worden gemaakt.

Damn, dan toch rijden op waterstof

[murkienl]

Mooie groene methode om waterstof te genereren inderdaad!

[Verwijderd]

Dus honderden meters spiegels om een beetje waterstof te maken en daarbij een waanzinnige hoeveelheid warmte te verliezen? Lijkt het je niet beter om dan gewoon de spiegels te vervangen door zonnepanelen? Tientallen malen meer efficient, techniek de we kennen.

[Countess]

maar dan is de energy niet (goedkoop) op te slaan, niet over langere afstand te vervoeren en moet gelijk gebruikt worden als hij word opgewekt.

[Reactie gewijzigd door Countess op 22 juli 2024 23:06]

[murkienl]

Volgens mij bedoelt @Verwijderd de spiegels te vervangen voor zonnepanelen en op die manier waterstof te maken. Dus dan heb je alsnog je opslag.

[Countess]

volgens mij ben je dan niet alleen beduidend duurder uit per vierkante meter, maar je hebt ook nog eens extra verlies bij het omzetten.

[murkienl]

Ik weet het zelf ook niet. Mij leek het met spiegels ook efficiënter, maar ik heb dan ook geen idee..

[murkienl]

Als dat efficiënter is met zonnepanelen dan is dat uiteraard beter. Ik dacht meer in de vergelijking met waterstof maken middels fossiele brandstof.

[MSalters]

"Tientallen malen meer efficient" is een argument als we een tekort aan zonlicht hebben. Maar dat is niet het geval. Wat hier telt is het economisch rendement. En spiegels zijn spotgoedkoop.

[Countess]

Synthesegas kan je gebruiken om koolwaterstoffen te maken, en die zijn beduidend makkelijker te transporteren als waterstof. Voor de transport sector is dat waarschijnlijk een betere optie.

[Reactie gewijzigd door Countess op 22 juli 2024 23:06]

[Micahve]

Haha, als je waterstof transporteerd dan heb je rij als vrachtwagen met een flinke bom op de trailer haha.
1 vonk met het kleinste beetje zuurstof en boem daar gaat je trailer .

Gelukkig zijn er betere manier, maar blijft wel een concern.
Daarom als we op waterstof gaan rijden, moet die waterstof ter plekken(bij het tankstation) geproduceerd worden.
En aangezien je fuelcells gebruikt om stroom op te wekken, om zo de motor aan te drijven is het ook een stuk veiliger

Maar ja, op waterstof rijden is eigenlijk op stroom rijden alleen dan sla je de energie op een andere manier op dan in een batterij.

Ben zelf wel eerder voor waterstof dan Synthesegas, ze zijn allebei CO2 neutraal, maar ten eerste ik heb een beetje ervaring met auto's op gas en het is afschuwelijk en je hebt dan nog steeds meer brandstof nodig voor de zelfde afstand , verbranding blijft altijd minder efficiënt dan een elektromotor

[Countess]

Maar ja, op waterstof rijden is eigenlijk op stroom rijden alleen dan sla je de energie op een andere manier op dan in een batterij.

Maar wel met 2 keer een flink verlies, eerst bij het opwekken (70% efficient) en daarna bij het weer omzetten in stroom (60% efficient).
(als je meer als 60% ziet word er iets gedaan met de rest warmte van het process, dat is in een auto beduidend moeilijker, op de verwarming na.)

En met Synthesegas zijn ook langere koolwaterstoffen te maken die vloeibaar zijn bij gebruikstemperatuur.

[skatebiker]

Inderdaad, zo kun je synfuel maken, want voor het vliegverkeer is er voorlopig geen andere optie. Kerosine heeft zo ongeveer de hoogste energiedichtheid.
Met deze technologie kunnen van waterstof en CO2 synthetische koolwaterstoffen worden gemaakt zoals kerosine. Daar zie ik meer in dat staal smelten, wat in een EAF veel makkelijker en sneller gaat.

[toeschouwer]

Dat is een zeer kostbaar proces, ik gebruik wel eens een additief in mijn benzine om het blok/ egr/ gasklephuis schoon te houden, Basf keropur, wat in feite synthetische kerosine is. 10 euro voor 100 ml...

[MSalters]

Zo duur is het weer niet in volume. Qatar heeft een Gas-To-Liquid (GTL) fabriek die voor minder dan een dollar per liter produceert. En ik denk dat de KLM hun kerosine niet per milliliter inkoopt.

[Micahve]

Alleen ik had het over deze implementatie van deze techniek:

Dus alleen met warmte waterstof maken, dus 0% verlies in prenciepe.
En de conversie van waterstof naar stroom is nog altijd efficienter dan van syntfuel naar beweging.
De brandstof moteren zijn niet efficienter dan 20%(Behalve speciale efficientere motoren die geen nut hebben in auto's voor hun lage mass to power ratio)

[DropjesLover]

Daarnaast is het ook makkelijker om gassen zoals CO2 te splitsen door een uitstapje te maken naar een plasma-fase met een magnetron.
Waterstof kan je makkelijk krijgen via electrolyse.

Klinkt als een hoop buzzwords plubliciteitsartikel.

[D0gtag]

Natuurlijk een mooi bericht en goede ontwikkeling, maar ik snap niet waarom je dit zou willen toepassen in de industrie. Je hebt veel ruimte nodig voor de spiegels om te kunnen draaien en het juiste profiel aan te houden, de spiegels staan op systemen die draaien en de spiegels zijn vrij duur om te maken en gevoelig voor schade. Het eindstation (ontvanger) moet langere rijd 1000 graden kunnen weerstaan, plus de elementen, als de warmte wordt gebruikt moet er een medium zijn die dit transporteert en een infrastructuur die dit mogelijk maakt-> complexiteit is best groot-> duur in onderhoudt. Tata steel IJmuiden doet iets van 20.000 ton per dag aan staal.