С переходом к чистым источникам энергии мир сталкивается с множеством вызовов, особенно в промышленных секторах, где требуется высокотемпературное тепло. В поисках эффективных решений ученые обращаются к древним технологиям, которые могут оказаться более актуальными, чем когда-либо. Исследование, проведенное Стэнфордским университетом, подчеркивает, как использование огнеупорных кирпичей, известных с бронзового века, может стать ключом к снижению углеродных выбросов и ускорению перехода на возобновляемую энергетику.
Согласно исследованию, опубликованному в журнале PNAS Nexus, огнеупорные кирпичи могут стать недорогим и эффективным решением для хранения тепла, вырабатываемого из солнечной и ветровой энергии. Эти кирпичи собираются в изолированных контейнерах, где они аккумулируют тепло для дальнейшего использования в промышленных процессах. Это позволяет заводам, производящим цемент, стекло и металл, работать на возобновляемых источниках энергии даже в условиях отсутствия ветра или солнечного света.
Технология хранения тепла, основанная на использовании огнеупорных кирпичей, имеет свои корни в древних методах, применяемых для создания печей. Однако современные исследования показывают, что эти материалы можно адаптировать для более эффективного хранения тепла. В отличие от батарей, которые хранят электрическую энергию, кирпичи аккумулируют тепло, что делает их в десять раз дешевле. Как отметил ведущий автор исследования Марк З. Якобсон, «материалы также намного проще. По сути, это просто компоненты грязи».
Промышленность требует высоких температур для своих процессов: для производства цемента необходимо поддерживать температуру не ниже 1300 градусов по Цельсию, а для стекла и стали — около 1000 градусов. В настоящее время около 17% всех глобальных углеродных выбросов связано с использованием ископаемого топлива для получения тепла. Переход на возобновляемые источники энергии для этих нужд может значительно сократить выбросы углекислого газа.
Исследование также анализировало, как использование огнеупорных кирпичей может повлиять на экономику и здоровье населения. Ученые смоделировали два сценария: в одном из них 90% промышленного тепла обеспечивается с помощью кирпичей, в другом — используются только электрические печи и батареи. Результаты показали, что первый сценарий может сократить капитальные затраты на 1,27 триллиона долларов для 149 стран, ответственных за 99,75% мировых выбросов углекислого газа.
Кроме того, переход на чистую энергию напрямую связан с улучшением здоровья населения. Исследования показывают, что загрязнение воздуха от сжигания ископаемого топлива ежегодно становится причиной миллионов преждевременных смертей. Уменьшая зависимость от ископаемых источников, можно значительно снизить уровень загрязнения и улучшить качество жизни.
Якобсон подчеркивает, что чем дешевле система перехода на возобновляемую энергетику, тем быстрее она будет реализована. Он отмечает, что простота и доступность технологии огнеупорных кирпичей делают их привлекательными для внедрения. «Если мы предложим дорогой и сложный метод перехода на возобновляемую электроэнергию, у нас будет очень мало желающих. Но если это сэкономит деньги, то реализация пройдет быстрее», — говорит он.