Chemische omzetting is een kansrijke route om de hitte die zonnecentrales produceren op te slaan, zo blijkt uit Amerikaans onderzoek.

Terwijl zonnepanelen het licht van de zon direct omzetten in elektriciteit, werken zonnecentrales wezenlijk anders. Zij concentreren met spiegels het zonlicht zodat ze er olie, water of een ander transportmedium tot hoge temperaturen mee kunnen verhitten. Vervolgens wordt die hitte gebruikt om met een stoomturbine elektriciteit te produceren.

Dat werkt in gebieden met veel direct zonlicht heel efficiënt, zolang de zon tenminste schijnt. Om de donkere uren op te vangen is er dus opslag nodig.

Anders dan zonnepanelen hebben die zoncentrales als voordeel dat ze met warmte werken, en warmte is veel gemakkelijker op te slaan dan elektriciteit. Zo zijn er zonnecentrales in Spanje waarin gesmolten zout het transportmedium is voor de warmte, en opgeslagen in geïsoleerde tanks blijft dat gesmolten zout twaalf uur behoorlijk op temperatuur.

Opslag van zonne-energie met een thermochemische reactie. Illustratie OSU.

Die vorm van opslag vereist echter kostbare installaties, vandaar de zoektocht naar goedkopere en meer efficiënte opslagmethoden. Goede kanshebber zijn chemische reacties. De Amerikaanse onderzoekers van de University of Florida en de Oregan State University gebruiken daarvoor carbonaten, de verbinding van strontiumoxide met kooldioxide. De niet giftige strontiumcarbonaat neemt bij decompositie een grote hoeveelheid warmte op: ruim 1400 MJ per kubieke meter. Dat is vergelijkbaar met de opslagcapaciteit van een Li-Ionbatterij.

Naar believen worden de vrijgekomen kooldioxide en strontiumoxide weer samengevoegd, zodat de opgeslagen warmte-energie vrij komt. Een belangrijk voordeel van deze carbonaat is dat die reactie onder druk gebeurt bij een temperatuur van 1300 °C. Voor het opwekken van elektriciteit in een turbine leidt die hoge temperatuur tot een beter rendement.

De carbonaat heeft echter ook een belangrijk nadeel: na enige tientallen cycli neemt de reactiesnelheid af, en daarmee ook de hoeveelheid opgeslagen energie. Door toevoeging van bepaalde stoffen is dat effect wel een beetje tegen te gaan, maar echt opgelost is die snelle ‘veroudering’ nog niet. Los hiervan zijn de onderzoekers ervan overtuigd dat thermochemische opslag een kansrijke route biedt om de zonne-energie op te slaan.

Lead image: de Ivanpah geconcentreerde zonlichtcentrale in de Mojave-woestijn, Californië. Deze heeft drie torens waarin met het door de spiegels gereflecteerde zonlicht oververhit stoom wordt gemaakt.