Přidat EnviWeb k oblíbeným odkazům
RSS kanályMobilní verze EnviWeb.cz

Solární křemík vyráběný z rýžových slupek

22.06.2010  |  zdroj: Technik  |  520× přečteno      vytisknout článek

solarNa letošní konferenci o alternativních a obnovitelných zdrojích pro energetiku v Cocoa Beach na Floridě oznámil Matt Mede z kalifornské firmy Thermal Technology vznik technologie, jíž se fotovoltaický křemík Solar Grade vyrábí z rýžových slupek jako odpadu po loupání rýže.

Základem technologie je tepelný proces, jenž představuje kombinaci pyrolýzy a procesu, výrobcem označovaného jako karbotermický, v němž dochází k redukci oxidu křemiku SiO2 z rýžových pluch či slupek (angl.: rice hulls) organickým uhlíkem z pluch na křemík, dle sumární reakce:

SiO2 + 2 C 2 CO + Si ,

kde se ze vzniklého křemíku po následné rafinací známými procesy stává křemík fotovoltaické jakosti Solar Grade. Thermal Technology (zřejmě z průmyslově-právních důvodů) bohužel neuvádí bližší informace k procesu, způsob výroby, popis a výtěžnost procesu ani kapacitu výroby zařízení.

Pluchy mají ideální poměr SiO2/C a spotřebu jen 50 kWh/kg Si

Předností pluch jako suroviny je ideální vzájemný poměr SiO2 a uhlíku 1 : 4 k redukci a morfologie vznikajícího křemíku, která umožňuje jeho rafinaci s odstraněním doprovodných znečišťujících prvků. Proces má mít nižší výrobní náklady a nižší cenu vstupů, především suroviny, než dosavadní procesy. Při nich je v USA více než 95 % křemíku v jakosti Solar Grade (SG-Si) vyráběno procesem Siemens se spotřebou energie přes 200 kWh/kg SG-Si. Nový proces, bez uvedení podrobností, spotřebuje jen 50 kWh/kg SG-Si, snižuje emise CO2 ze spalování pluch a vylučuje tvorbu metanu při jejich skládkování. Příčinou vysoké spotřeby energie u procesu Siemens je zejména rafinace.

Přínos firmy Thermal Technology spočívá v 60letých zkušenostech z navrhování a výroby zařízení tepelných procesů, řízených atmosfér, pecí pro zpracování kovů, skla a keramiky, křemene a pěstování krystalů. Během solárním boomu TT prodala od roku 2008 přes 100 kompletních zařízení pro výrobu solárního křemíku pro FV moduly.

Pokud jde o rafinace, je novinkou úprav křemíku čištěním proces REC (Renewable Energy Corp.) s fluidním reaktorem FBR (Fluidized Bed Reactor), jenž snižuje proti rafinaci Siemens spotřebu energie o 80 - 90 %. V reaktoru FBR probublává plynný silan SiH4 fluidizovanou vrstvou čištěných Si granulí o vysoké teplotě, která slouží jako krystalizační jádra, na nichž se rozpadem silanu vylučují vrstvy granulí čistého Si v jakosti Solar Grade. Cena SG-Si z procesu REC je ca. 70 % ceny SG-Si Siemens.

Pro technologii TT je podstatné, že podíl rýžových pluch na hmotnosti surové rýže je kolem 20 %, přičemž rýžové pluchy mají, proti pluchám jiných obilnin, neobvykle vysoký obsah SiO2 okolo 20 %. Pluchy obsahují mimo SiO2, vázaného na 26 % ligninu ještě 50 % celulózy a hemicelulózy. Dále obsahují 3 800 ppm K, 1 000 ppm Ca, 500 ppm Mg, 350 ppm Mn, 20 ppm Fe, 10 ppm Al, a zejména 130 ppm P, 2 ppm B aj. (1 ppm = 10-4 %). Uvedený obsah doprovodných prvků je průměrem ze 4 míst původu. Zbytek asi 4 % jsou ostatní organické látky jako oleje, proteiny aj. Problém představují škodlivé obsahy fosforu a bóru. Nedají se spolehlivě odstranit ani loužením pluch ve zředěné kyselině chlorovodíkové, jen snížit. V popelu pluch bývá 88 až 94 % SiO2. Rýžová sláma obsahuje typicky 13,1 % SiO2, 37,4 celulózy, 44,9 % hemicelulózy a 4,9 % ligninu. Poměr hmotnosti slámy k pluchám je 3,6:1.

Rýže jako zdroj křemíku

Pluchy jsou odpadem z loupání, jenž se v USA podle místa prodává za nejrůznější ceny, zhruba 5 - 20 USD/t bez dopravy, avšak v místech bez využití je i zdarma. V roce 2008, kdy se v USA sklidilo 9,239 mil. t rýže (podle údaje FAOStat), se produkce pluch odhadovala na asi 1,4 mil. t. Při světové produkci rýže 685 mil. t (2008) se světová produkce pluch odhaduje na ca. 100 mil. t, vzhledem k tomu, že ve světě se tak vysoký podíl rýže neloupe. Přebytky jsou hlavně v Asii, doprava se nevyplácí.

Množství a cena suroviny je první příčinou nižší ceny levného PV křemíku z procesu Thermal Technology; druhou je nízká energetická náročnost procesu. Je samozřejmé, že křemík z rýžových pluch není konkurenční vůči metalurgicky vyráběnému křemíku, je však udržitelnou surovinou z obnovitelných zdrojů, způsobem zpracování odpadů, CO2 neutrální a vyniká díky výhodnému vztahu SiO2/C u pluch.

Elektrárny na rýžové pluchy

Pokud jde o dosavadní energetické zpracování rýžových pluch jako biopaliva (které však díky obsahu SiO2 špatně hoří), existuje v USA řada komerčních elektráren spalujících rýžové pluchy příp. slámu. Jako první vznikla v roce 1984 Agrielectric Power v Lake Charles o výkonu 13 MW. Spotřebovává 300 t rýžových pluch denně a má roční časové využití přes 94 %. Největší světovou elektrárnou spalující biopaliva na bázi rýžových pluch a rýžové slámy je Wadham Energy s výkonem 30 MW, spuštěná v roce 1989. Rýžové pluchy představují biopalivo s obsahem energie 13,9 MJ/kg, což odpovídá zhruba 0,4 l benzinu Regular 96 (USA), 0,5 l bioetanolu, 0,3 l LNG nebo ca. 1 kg energ. hnědého uhlí.

Podobnou technologií výroby solárního křemíku z rýžových pluch popisuje již americký patent US 4,214,920 a kanadský patent 1118582 "Method for Production of Solar Grade Silicon from Rice Hulls" z 23. 3. 1979, jehož majitelem je Exxon Research & Engineering.

AUTOR: Alexandr Abušinov


Související články


Poslední diskuse k článku - 0 příspěvků celkem

přidej nový příspěvek

Zatím žádný příspěvek
můžete na tento článek reagovat jako první...


EnviWeb s.r.o. neručí a nenese zodpovědnost za obsah diskusních příspěvků, diskuse nemoderuje ani nerediguje. Diskusní příspěvky vyjadřují názor jejich autorů. EnviWeb s.r.o. si vyhrazuje právo odstraňovat diskusní příspěvky, a to zejména takové, které odporují dobrým mravům, porušují platné zákony ČR, poškozují dobré jméno serveru nebo obsahují neplacenou reklamu. Diskuse NEJSOU určeny pro dotazy na autory článků nebo redaktory EnviWebu.



Search
Partneři
RENARDS dotační, s.r.o.
ZmapujTo.cz
Fandíme EnviWebu
Výrobky a služby pro životní prostředí
Výrobky a služby pro životní prostředí
Partnerské časopisy
<< Předchozí Následující >>



Doporučujeme: Ekologove.cz - ekologie v každodenní praxi, EnviMarket.cz - nabídka výrobků a služeb, ZmapujTo.cz - hlášení podnětů od občanů, Nazeleno.cz - úspory energie, Inspirace v bydlení, Cena elektřiny, Dřevěné brikety, Palivové dřevo, Palivové dřevo, Palivové dřevo, Palivové dřevo, Palivové dřevo, Palivové dřevo


Enviweb s.r.o. využívá zpravodajství ČTK, jehož obsah je chráněn autorským zákonem.
Přepis, šíření či další zpřístupňování tohoto obsahu či jeho části veřejnosti,a to jakýmkoliv způsobem, je bez předchozího souhlasu ČTK výslovně zakázáno.
Copyright (2008) The Associated Press (AP) - všechna práva vyhrazena. Materiály agentury AP nesmí být dále publikovány, vysílány, přepisovány nebo redistribuovány.
Toplist