Stanford’da yapılan yeni bir araştırmaya göre, küresel olarak yüzde 100 yenilenebilir enerjiye geçiş, endüstriyel süreçler için gereken ısıyı sağlamak için Bronz Çağı’na kadar uzanan bir termal enerji depolama biçimi olan ateş tuğlaları kullanılarak daha uygun maliyetli ve basit olabilir. Modern endüstriler, öncelikle kömür, petrol, fosil gaz veya biyokütle yakılarak elde edilen üretim için yüksek sıcaklıklar talep eder. Fosil yakıtlardan uzaklaşarak rüzgar, güneş ve hidro gibi yenilenebilir kaynaklara geçerek emisyonları azaltmaya yönelik küresel değişimle birlikte, kritik bir soru ortaya çıkıyor: endüstriler tamamen yenilenebilir bir dünyada talep üzerine sürekli ısıya nasıl erişebilir?
Isı depolayan ateş tuğlaları
Stanford İnşaat ve Çevre Mühendisliği Bölümü’nden araştırmacılar, eski bir çözüm olan ateş tuğlalarının cevap olabileceğini öne sürüyor. Doktora sonrası araştırmacı ve çalışmanın ortak yazarı Daniel Sambor: “Enerjiyi nihai kullanımına en yakın biçimde depolayarak, enerji dönüşümündeki verimsizlikleri azaltırsınız” diye açıklıyor. Prensip basit: Endüstri için ısıya ihtiyacınız varsa, bunu ateş tuğlalarında depolama.
Yüksek sıcaklıklara dayanabilen refrakter tuğlalar, binlerce yıldır fırınları, ocakları, şömineleri ve fırınları kaplamak için kullanılmıştır. Bunlara benzer şekilde, ateş tuğlaları da bileşimlerine bağlı olarak ısıyı depolayabilir veya yalıtabilir. İdeal düşük maliyetli ateş tuğlası malzemeleri arasında yüksek özgül ısı ve erime noktalarıyla bilinen alümina, magnezya veya düşük kaliteli grafit bulunur. Genellikle silikadan yapılan yalıtım ateş tuğlaları, düşük ısı iletkenliğine sahiptir ve hızlı ısı kaybını önler.
Isı depolayan ateş tuğlaları genellikle daha fazla yalıtım sağlayan ateş tuğlalarıyla ve ardından ısı kaybını en aza indirmek için çelik kaplarla kaplanır. Endüstriler, tuğlalardaki kanallardan hava geçirerek veya ısıtılmış tuğlalardan gelen kızılötesi radyasyonu kullanarak işlem ısısını çekebilir. Bu yöntem, yenilenebilir elektriğin pil veya yeşil hidrojen depolamasına olan ihtiyacı ortadan kaldırır.
Stanford çalışması, küresel CO2 emisyonlarının yüzde 99,75’inden sorumlu olan 149 ülkede, yüzde 100 yenilenebilir enerjiye geçiş yaptıkları varsayımsal bir 2050 senaryosunda ateş tuğlalarının kullanımını inceledi. Araştırmacılar, ateş tuğlalarının kullanılmasının sermaye maliyetlerini 1,27 trilyon dolar azaltabileceğini, enerji depolama ihtiyaçlarını yüzde 14,5 azaltabileceğini, yıllık hidrojen üretimini %27,3 düşürebileceğini, arazi gereksinimlerini %0,4 azaltabileceğini ve genel yıllık enerji maliyetlerini %1,8 azaltabileceğini buldu.