Сталеливарний шлак як акумулятор сонячного тепла: перші результати

Системи високотемпературного зберігання теплової енергії (TES) дають змогу згладжувати нерівномірність надходження сонячної енергії — вночі або за хмарної погоди. Однак їхнє поширення стримують висока вартість і недостатня надійність. Дослідники з Університету Пенсильванії запропонували вирішувати обидві проблеми за рахунок промислових відходів — кам’янистих шлаків, що залишаються після виплавки сталі.

Перший етап триетапного проєкту, опублікований у журналі Solar Energy, був присвячений оцінці морфологічної структури та властивостей трьох типів шлаків. Мета — зменшити обсяги промислових відходів і наблизитися до економіки замкненого циклу.

Команда під керівництвом Олуміде Огунмодіма та аспіранта Майкла Енемуо дослідила три різновиди шлаків: шлак процесів позапічної обробки в ковші, багатий на оксиди магнію та алюмінати кальцію; шлак із киснево-конвертерної печі; шлак з електродугової печі (ЕДП), який вирізняється стабільнішою кристалічною структурою. За допомогою багатокомпонентної аналітичної методики науковці вивчали здатність матеріалів акумулювати тепло, їхню морфологію, склад і ступінь деградації.

Найперспективнішим для подальшого вивчення визнано шлак електродугової печі. Він продемонстрував низьку втрату маси, мінімальний вміст вільних оксидів, стабільну реакцію теплового потоку та стійкість до розширення, спричиненого гідратацією. У рейтингу придатності він посів перше місце, випередивши шлаки з ковшів та конвертерів.

За словами авторів роботи, переробка промислових відходів на сировину знижує не лише вартість виробництва енергії, а й вуглецевий слід. Наступні кроки команди — прямі вимірювання теплопровідності, питомої теплоємності та щільності матеріалів, а також моделювання для підтвердження їхньої стабільності перед практичним застосуванням.