Descrierea tehnică a unei centrale solare termice inovatoare cu stocare în grafit și generare de abur din apă de mare

I. Rezumat Executiv

Prezentul raport detaliază conceptul și arhitectura unei centrale solare termice (CST) inovatoare, proiectată pentru operare la temperaturi înalte și generare continuă de energie electrică. Elementul central al acestei tehnologii este utilizarea unui sistem dual de colectare a energiei solare, compus din heliostate concave și oglinzi Fresnel, ambele concentrând radiația solară asupra unui monolit central masiv din grafit. Acest monolit nu doar absoarbe energia solară, ci servește și ca principal mediu de stocare termică. Transferul ulterior al căldurii se realizează printr-un mecanism unic, implicând sfere de grafit pirolitic care curg gravitațional peste baza înclinată și canelată a monolitului, preluând energia termică acumulată. Aceste sfere fierbinți sunt apoi transportate către un schimbător de căldură, de asemenea pe bază de grafit, unde cedează căldura apei de mare, generând abur. Aburul astfel produs antrenează o turbină cu abur non-condensare, ale cărei pale sunt proiectate pentru a rezista la coroziunea indusă de aburul salin.

Principalele avantaje anticipate ale acestui sistem includ capacitatea de operare la temperaturi foarte înalte, potențialul de furnizare continuă a energiei electrice datorită inerției termice considerabile a grafitului și utilizarea inovatoare a materialelor avansate. Sistemul de colectare solară dual, cu heliostate pentru încălzirea generală a monolitului-turn și oglinzi Fresnel pentru o încălzire specifică a suprafeței superioare, sugerează o strategie de maximizare a absorbției energetice și de creare a unor profiluri termice optime în interiorul monolitului. Această abordare duală ar putea optimiza atât captarea totală de energie, cât și gradientul de temperatură care conduce căldura către zona de extracție prin sfere.

Cu toate acestea, implementarea unui astfel de concept implică provocări inginerești semnificative. Durabilitatea materialelor, în special a componentelor din grafit (monolit, sfere, tuburi de schimbător de căldură) în condiții de temperaturi extreme și ciclare termică, gestionarea prafului de grafit generat prin abraziunea sferelor și problemele de coroziune asociate utilizării aburului generat direct din apa de mare sunt aspecte critice. Dependența sistemului de grafit atât pentru stocarea masivă a căldurii, cât și pentru transferul dinamic al acesteia, introduce un set unic de provocări de știința materialelor și inginerie, diferite de cele întâlnite în centralele CSP convenționale. Acest raport își propune să ofere o descriere tehnică detaliată a componentelor, principiilor operaționale, considerațiilor materiale și proceselor de conversie energetică ale acestei centrale solare propuse.

II. Arhitectura de Colectare și Concentrare a Energiei Solare

Sistemul de captare a energiei solare este conceput ca o arhitectură duală, menită să maximizeze absorbția energetică și să optimizeze profilul termic al monolitului central de grafit. Acesta combină un câmp de heliostate concave pentru iradierea generală a monolitului, care acționează ca un turn receptor, cu un sistem de oglinzi Fresnel dedicat încălzirii concentrate a suprafeței superioare a acestuia.

A. Concentrarea Solară Primară: Câmpul de Heliostate și Monolitul-Turn Receptor

Componenta primară de concentrare solară este un câmp de heliostate cu oglinzi concave, dispuse în cercuri paralele concentrice în jurul monolitului central de grafit.1 Monolitul însuși servește drept receptor solar principal, o abordare distinctă față de turnurile CSP tradiționale care utilizează tuburi receptoare dedicate. Această configurație simplifică structura turnului, dar impune cerințe termice și mecanice extreme asupra monolitului.

• Designul Heliostatelor: Heliostatele vor fi echipate cu oglinzi concave, proiectate pentru a forma o imagine a discului solar pe suprafața monolitului pe parcursul întregii zile, asigurând astfel rapoarte de concentrare ridicate.1 Materialele pentru suprafețele reflectorizante (de exemplu, sticlă laminată cu acoperiri de înaltă reflectivitate) și pentru structurile de susținere vor fi selectate pentru durabilitate și performanță optică optimă în condiții de operare prelungită și expunere la factorii de mediu. Se poate lua în considerare implementarea unor mecanisme de ajustare automată a formei heliostatelor concave pentru a maximiza concentrarea pe măsură ce poziția soarelui se modifică.4

• Dispunerea Câmpului de Heliostate: Amplasarea heliostatelor va urma principii de optimizare pentru a maximiza captarea energiei solare și a minimiza pierderile prin umbrire reciprocă, blocare și deversare (spillage).1 O configurație radială densă eșalonată este o opțiune comună care oferă un echilibru între optimizare și simplitatea implementării. Distribuția fluxului solar pe suprafața monolitului trebuie gestionată cu atenție pentru a preveni supraîncălzirea localizată și pentru a controla solicitările termice induse.5 Monolitul, având o suprafață absorbantă mare și potențial neuniformă, prezintă provocări specifice în acest sens.

• Principii Optice și Concentrare: Heliostatele concave urmăresc soarele pe două axe și reflectă radiația solară directă către suprafața monolitului. Se anticipează atingerea unor rapoarte de concentrare ridicate, potențial depășind 500-1000 de sori, similar cu sistemele avansate de turnuri solare.1 Menținerea precisă a focalizării și gestionarea uniformității distribuției fluxului pe o suprafață atât de mare și complexă termic precum cea a monolitului de grafit sunt esențiale. Monolitul trebuie să absoarbă un flux solar extrem de intens și posibil neuniform, să reziste la temperaturi de suprafață foarte ridicate și să conducă eficient această căldură spre interior. Masa sa termică mare este benefică pentru stocare, dar implică și gradienți termici și solicitări mecanice semnificative în timpul pornirii și al tranzienților solari.7 Eficiența câmpului de heliostate (afectată de efectele cosinus, deversare, atenuare atmosferică) influențează direct temperatura de suprafață și aportul energetic în monolit. O ochire imprecisă sau o distribuție deficitară a fluxului ar putea duce la deteriorarea suprafeței grafitului înainte ca energia să fie stocată sau transferată eficient. Integritatea structurală a unui monolit de grafit de asemenea dimensiuni, supus unei iradieri solare intense și ciclice, devine o constrângere de proiectare primară.

B. Încălzirea Auxiliară a Suprafeței Superioare: Sistemul de Oglinzi Fresnel

În completarea câmpului de heliostate, un sistem de oglinzi Fresnel este dedicat încălzirii concentrice a suprafeței superioare a monolitului de grafit.10 Acest sistem auxiliar are rolul de a crea un profil termic specific în partea superioară a monolitului, posibil pentru a intensifica transferul de căldură către primele straturi de sfere de grafit care încep coborârea sau pentru a compensa pierderile radiative de la suprafața superioară.

• Designul Sistemului Fresnel: Sistemul va consta dintr-o rețea de oglinzi Fresnel (reflectoare liniare sau cu focalizare punctuală) care direcționează precis fluxul solar concentrat către vârful monolitului.10 Designul concentric asigură o încălzire focalizată pe zona de vârf a monolitului.

• Materiale pentru Optica Fresnel: Alegerea materialelor pentru elementele Fresnel este crucială. Pentru reflectoarele Fresnel se vor utiliza benzi de oglindă plană cu reflectivitate ridicată. Dacă s-ar opta pentru lentile Fresnel (deși interogarea specifică oglinzi), materiale precum PMMA (polimetilmetacrilat), acrilice sau polimide ar fi luate în considerare, evaluându-se durabilitatea lor la radiații UV, factori de mediu și temperaturi ridicate (datorită proximității de monolitul fierbinte).11 Precizia fabricării este esențială pentru a atinge concentrații ridicate.12

• Concentrare și Flux: Sistemul Fresnel este proiectat pentru a furniza un flux de energie foarte concentrat și localizat pe suprafața superioară a monolitului. Acest lucru poate crea o zonă cu temperatură extrem de ridicată. Provocările includ gestionarea aberațiilor optice (mai puțin relevante pentru oglinzi decât pentru lentile) și menținerea unei alinieri precise a fasciculului concentrat.24 Încălzirea concentrică și specifică a vârfului monolitului sugerează o strategie termică deliberată, posibil pentru a iniția o penetrare mai rapidă a căldurii în adâncime sau pentru a crea o zonă distinctă de temperatură înaltă. Eficacitatea sistemului Fresnel influențează direct gradientul de temperatură în secțiunea superioară a monolitului. O încălzire prea intensă sau necontrolată ar putea exacerba solicitările termice pe suprafața superioară a monolitului, mai ales în combinație cu încălzirea de la câmpul principal de heliostate.7 Aportul termic combinat de la două tipuri diferite de concentratoare solare pe o singură structură masivă de grafit necesită sisteme de control sofisticate. Durabilitatea oglinzilor Fresnel în proximitatea unei suprafețe foarte fierbinți a monolitului (căldură radiantă, potențiale degazări) reprezintă o preocupare.22

Tabelul următor compară cele două tehnologii de concentrare solară utilizate:

Tabelul 1: Comparația Tehnologiilor de Concentrare Solară Utilizate

Caracteristică	Heliostate Concave	Oglinzi Fresnel
Raport de Concentrare Tipic	Ridicat (>500-1000 sori) 1	Variabil, potențial foarte ridicat pentru focalizare punctuală 12
Interval de Temperatură Atinsibilă	Foarte ridicat (adecvat pentru încălzirea monolitului)	Foarte ridicat (specific pentru încălzirea de vârf)
Eficiență Optică (%)	Moderată spre ridicată (influențată de spillage, etc.)	Moderată spre ridicată (dependentă de precizia designului)
Eficiență Termică (%)	Dependentă de absorbția monolitului	Dependentă de absorbția monolitului și pierderile locale
Materiale Cheie	Sticlă reflectorizantă, structuri metalice	Benzi de oglindă, structuri de susținere
Intensitatea Utilizării Terenului	Moderată spre ridicată	Moderată
Țintă Primară pe Monolit	Suprafețe laterale și generale	Suprafața superioară, concentric
Avantaje Cheie	Captare energetică pe arie mare, tehnologie matură	Cost potențial mai redus per unitate de arie, design modular
Provocări Cheie (pt. aplicație)	Distribuția uniformă a fluxului, costuri	Aliniere precisă, durabilitate lângă sursă fierbinte, integrare cu heliostatele

III. Nucleul de Stocare și Transport Termic pe Bază de Grafit

Elementul central al sistemului de stocare și transfer al energiei termice este compus dintr-un monolit masiv de grafit și un sistem dinamic de sfere de grafit pirolitic. Această combinație inovatoare urmărește să capitalizeze pe proprietățile termice excepționale ale grafitului la temperaturi înalte.

A. Monolitul Central de Grafit

Monolitul de grafit, descris ca fiind "uriaș", reprezintă principalul rezervor de energie termică al centralei. Alegerea materialului pentru acest component critic este esențială, având în vedere solicitările termice și mecanice extreme la care va fi supus.

• Selecția Materialului (Grafit Pirolitic vs. Izotrop/Nuclear):
  Grafitul pirolitic (PG) se distinge prin conductivitatea sa termică anizotropă extrem de ridicată în planul a-b (paralel cu straturile de depunere) și scăzută în direcția c (perpendicular pe straturi).31 Această proprietate ar putea fi benefică pentru distribuția rapidă a căldurii dacă straturile sunt orientate corect în raport cu fluxul solar incident. Totuși, anizotropia puternică a PG, atât în ceea ce privește conductivitatea termică, cât și coeficientul de dilatare termică (CDT) 36, ar face proiectarea unui "monolit uriaș" extrem de dificilă din perspectiva managementului tensiunilor termice și a riscului de fisurare în timpul încălzirii neuniforme și a ciclării termice.7
  Pe de altă parte, grafiturile izotrope de uz nuclear (de exemplu, IG-110, H-451) 39 oferă proprietăți mai uniforme, ceea ce ar conduce la un comportament termo-mecanic mai predictibil și mai ușor de gestionat pentru o structură atât de mare și complex încălzită. Deși conductivitatea lor termică de vârf poate fi mai mică decât cea a PG în planul favorabil, uniformitatea proprietăților este un avantaj considerabil.

• Proprietăți Termofizice Esențiale:

• Conductivitatea Termică (k): Pentru PG, ka−b​ poate atinge valori de până la 2000 W/mK la temperatura camerei 41, scăzând cu creșterea temperaturii, dar rămânând ridicată. kc​ este semnificativ mai mică, de ordinul a 10 W/mK.31 Grafiturile izotrope au k între 100-200 W/mK la temperatura camerei, scăzând la aproximativ 50-70 W/mK la 1500°C.39

• Căldura Specifică (cp​): Pentru grafit, cp​ crește cu temperatura, de la aproximativ 710 J/kgK la temperatura camerei la peste 2000 J/kgK la 2000°C.35 Nu există diferențe majore între PG și grafitul izotrop în ceea ce privește cp​.

• Densitatea (ρ): Aproximativ 2200-2260 kg/m³ pentru grafit dens.43

• Coeficientul de Dilatare Termică (CDT): Pentru PG, CDT este anizotrop, mic în planul a-b (aproximativ 1×10−6K−1) și mare în direcția c (aproximativ 20−25×10−6K−1).38 Grafiturile izotrope au CDT mai uniform, în jur de 4−8×10−6K−1.36

• Punct de Topire/Sublimare: Grafitul sublimează la aproximativ 3600-3650°C în condiții normale de presiune.43

• Proprietăți Mecanice la Temperaturi Înalte: Rezistența la tracțiune și compresiune, modulul Young, duritatea și rezistența la șoc termic sunt cruciale. Grafitul își poate crește rezistența mecanică până la aproximativ 2500°C.33 PG are o rezistență mecanică ridicată în planul a-b.

• Stabilitate la Temperaturi Înalte și Atmosferă Inertă: Grafitul prezintă o stabilitate excelentă la temperaturi de peste 2000-3000°C în atmosfere inerte (de exemplu, azot, argon).41 Oxidarea grafitului devine semnificativă la temperaturi de peste 350-500°C în prezența aerului 61, ceea ce subliniază importanța menținerii unei atmosfere inerte de înaltă puritate.

• Izolația Termică: Minimizarea pierderilor de căldură către mediul înconjurător este vitală pentru un monolit atât de mare și operat la temperaturi înalte. Materiale precum pâsla sau plăcile de grafit sunt adecvate pentru izolație, având în vedere rezistența lor la temperaturi înalte (până la 3000°C în gaz inert pentru anumite grade).64 Grosimea și stratificarea izolației vor fi factori critici de proiectare. Eficacitatea izolației termice influențează direct gradienții de temperatură din interiorul monolitului și, prin urmare, magnitudinea tensiunilor termice. O izolație insuficientă ar duce la pierderi de căldură mai mari și la gradienți interni mai abrupți, crescând tensiunile.

• Provocări Inginerești:

• Fabricarea și Integritatea Structurală: Realizarea și manipularea unui monolit de grafit "uriaș" reprezintă o provocare majoră. Grafitul pirolitic este de obicei produs prin depunere chimică din fază de vapori (CVD), adesea în straturi subțiri sau ca acoperiri.33 Scalarea acestui proces pentru un monolit masiv, menținând în același timp integritatea structurală și orientarea dorită (în cazul PG), este un salt tehnologic considerabil. Chiar și blocurile de grafit izotrop de dimensiuni foarte mari pot prezenta variații interne și sunt dificil de produs și manipulat.71 Asamblarea unui monolit mare din blocuri mai mici ar introduce interfețe, afectând integritatea termică și mecanică generală. Potențialul de defecte interne și asigurarea integrității structurale pe parcursul a zeci de ani de ciclare termică sunt preocupări majore.33

• Managementul Tensiunilor Termice: Monolitul este încălzit din partea superioară (Fresnel) și lateral (heliostate) și răcit de la bază (sfere), creând gradienți de temperatură multidimensionali. Analiza tensiunilor termice datorate încălzirii neuniforme și operării ciclice (zi/noapte) este esențială.7 Anizotropia CDT a PG ar complica semnificativ această analiză.

Monolitul reprezintă inima sistemului de stocare termică. Stabilitatea sa structurală și chimică pe termen lung, în condiții de ciclare termică extremă și într-o atmosferă inertă (dar potențial nu perfect pură), va dicta durata de viață și fiabilitatea centralei. Mecanismele de degradare, cum ar fi oxidarea lentă din cauza impurităților 59 sau fluajul la temperaturi foarte înalte, necesită o atenție deosebită.

B. Sistemul de Transfer Termic cu Sfere de Grafit Pirolitic

Transferul căldurii de la monolit la schimbătorul de căldură pentru generarea aburului se realizează prin intermediul unor sfere de grafit cu diametrul de 60 mm, care curg gravitațional. Interogarea sugerează utilizarea grafitului pirolitic pentru aceste sfere, probabil datorită proprietăților sale termice superioare la temperaturi înalte.

• Caracteristicile Sferelor:

• Proprietățile Materialului (Grafit Pirolitic):

• Conductivitate Termică: Anizotropia PG este relevantă; modul în care aceasta afectează absorbția/eliberarea căldurii de către o sferă necesită analiză.

• Căldură Specifică: Similară cu a grafitului izotrop, crescând cu temperatura.33

• Rezistența la Șoc Termic: Esențială pentru ciclurile repetate de încălzire/răcire.33

• Stabilitate la Temperaturi Înalte în Gaz Inert: Similară cu a monolitului.41

• Fabricare: Producerea de sfere solide de grafit pirolitic de 60 mm cu proprietăți consistente și durabilitate ridicată este o provocare. CVD este utilizat în principal pentru acoperiri sau structuri plane.33 Sferele din grafit izotrop (de exemplu, de uz nuclear) ar putea fi mai ușor de fabricat în masă, dar cu proprietăți termice și de uzură diferite. Structura stratificată a PG 41 este predispusă la delaminare sub solicitări mecanice, care ar fi abundente într-un sistem de sfere în mișcare și coliziune. Grafitul izotrop, utilizat în aplicații nucleare 80, este proiectat pentru integritate structurală și rezistență la uzură în medii dinamice similare (de exemplu, reactoarele cu pat de bile 82). Alegerea materialului sferelor va avea un impact semnificativ asupra costului, durabilității și eficienței transferului de căldură.

• Performanța Tribologică (Temperaturi Înalte, Atmosferă Inertă):

• Rezistența la Uzură: Grafitul are proprietăți auto-lubrifiante.38 Se va compara uzura PG față de grafitul izotrop. Mecanismele de uzură includ abraziunea, adeziunea și oboseala superficială, în special în contactul de rostogolire/alunecare între sfere și între sfere și baza monolitului, transportor și componentele schimbătorului de căldură.41 Temperaturile ridicate pot afecta coeficientul de frecare și rata de uzură.59

• Coeficientul de Frecare: Valori relevante pentru temperaturile și presiunile de contact preconizate.

• Generarea de Praf de Grafit: Generarea de praf de grafit din mișcarea sferelor va fi inevitabilă și o provocare operațională majoră. Mecanismele includ abraziunea sferă-sferă și sferă-suprafață.82 Acest praf poate reduce eficiența transferului de căldură în schimbător (colmatare), poate deteriora componentele transportorului și poate contamina atmosfera inertă. Chiar și cu proprietățile auto-lubrifiante ale grafitului 38, abraziunea la temperaturi înalte va genera particule fine.63 Sistemul de gaz inert va necesita o filtrare robustă la temperaturi înalte. Proiectul G3P3, care utilizează particule ceramice, studiază de asemenea praful și atriția, indicând că aceasta este o problemă cunoscută în sistemele CSP pe bază de particule.100 Caracteristicile prafului (dimensiunea particulelor) și strategiile de gestionare a prafului în sistemul de gaz inert 90 sunt esențiale.

• Dinamica Curgerii Gravitaționale:

• Baza monolitului este înclinată la 10 grade și prevăzută cu caneluri adaptate formei sferelor de 60 mm. Canelurile au rolul de a ghida curgerea, de a mări suprafața/timpul de contact pentru transferul de căldură și de a asigura o viteză uniformă a sferelor.

• Analiza curgerii granulare va include aspecte precum împachetarea sferelor, profilurile de viteză, potențialul de blocare, segregarea (dacă dimensiunile sferelor variază, deși nu este specificat) și amestecarea.101 Uniformitatea curgerii este critică pentru o extracție consistentă a căldurii. Designul canelurilor de pe baza monolitului va influența direct uniformitatea curgerii sferelor, timpul de rezidență al sferelor pe suprafața fierbinte și mecanica de contact, factori care determină eficiența transferului de căldură de la monolit la sfere.108 Un design necorespunzător al canelurilor ar putea duce la zone stagnante sau la încălzire neuniformă.

• Mecanisme de Transfer Termic (Monolit către Sfere):

• Conducție: La punctele de contact dintre sfere și suprafața canelată a monolitului. Rezistența termică de contact va fi semnificativă.111

• Radiație: Între suprafața fierbinte a monolitului și sfere, precum și între sferele înseși. Acest mecanism devine important la temperaturi înalte.117

• Convecție: Prin intermediul gazului inert care circulă în jurul sferelor (dacă există un flux semnificativ în această regiune).

• Se vor considera modele de transfer termic pentru sfere în mișcare pe o suprafață încălzită.103

• Sistemul de Transport cu Bandă Rulantă la Temperaturi Înalte:

• Proiectarea benzii rulante pentru transportul sferelor de grafit fierbinți (potențial >700-1000°C) de la baza monolitului la schimbătorul de căldură și înapoi în partea superioară a sistemului de curgere. Materialele pentru bandă (de exemplu, transportoare cu celule de oțel, transportoare cu plăci articulate) 132, rezistența la uzură împotriva sferelor de grafit abrazive și limitele de temperatură sunt considerații cheie.

• Mecanismele de etanșare pentru a menține integritatea atmosferei inerte în jurul sistemului de transport, în special la punctele de intrare/ieșire din incintele principale ale monolitului/schimbătorului de căldură.134

• Mecanismele de acționare și cerințele de putere. Întreaga buclă de circulație a sferelor funcționează la temperaturi înalte într-o atmosferă inertă, necesitând o selecție atentă a materialelor pentru toate componentele. Fiabilitatea sistemului de transport este critică pentru funcționarea continuă.

Tabelul 2: Proprietăți Termofizice și Mecanice Estimative ale Gradelor de Grafit Candidate pentru Monolit și Sfere la Temperaturi de Operare Relevante

| Proprietate | Unitate | Grafit Pirolitic (PG) | Grafit Izotrop (ex: Nuclear/Electrod) | Referințe Estimative || Proprietăți Termofizice | | Monolit & Sfere | Monolit & Sfere | |

| Conductivitate Termică (20°C) | W/mK | ka−b​: 1600-2000 35, kc​: 5-15 31 | 120-180 39 | 31 |

| Conductivitate Termică (1000°C) | W/mK | ka−b​: ~400-600, kc​: ~3-7 (estimat din tendințe) | ~70-100 39 | 31 |

| Conductivitate Termică (1500°C) | W/mK | ka−b​: ~200-400, kc​: ~2-5 (estimat) | ~50-70 39 | 31 |

| Căldură Specifică (20°C) | J/kgK | 710-720 51 | 710-720 43 | 43 |

| Căldură Specifică (1000°C) | J/kgK | ~1800-1900 51 | ~1800-1900 39 | 39 |

| Căldură Specifică (2000°C) | J/kgK | ~2100-2200 51 | ~2100-2200 39 | 39 |

| Densitate | kg/m³ | 2200-2260 34 | 1700-1900 (uzual nuclear) 39 | 34 |

| Coef. Dilatare Termică (CDT, 20°C) | 10−6/K | CDTa−b​: ~1, CDTc​: ~20-25 38 | 4-8 (izotrop) 36 | 36 |

| Temperatură Sublimare | °C | >3600 41 | >3600 43 | 41 |

| Prag Oxidare în Aer | °C | ~450-500 (începe) 41 | ~450-500 (începe) 61 | 41 |

| Proprietăți Mecanice (la temp. ridicată, ~1500°C, în gaz inert) | | | | |

| Rezistență la Tracțiune | MPa | În plan a-b: 50-100+ (crește cu temp.) 33 | 20-40 (poate crește cu temp.) 38 | 33 |

| Rezistență la Compresiune | MPa | În plan a-b: >150-200 (crește cu temp.) 33 | >70-100 (crește cu temp.) 38 | 33 |

| Modul Young | GPa | În plan a-b: ~20-30 (poate crește ușor cu temp.) 38 | 8-15 (poate crește ușor cu temp.) 38 | 38 |

| Duritate | Mohs/Vickers | Relativ ridicată (anizotropă) 38 | Mai mică decât PG, dar variabilă | 38 |

| Rezistență la Șoc Termic | Parametru (K·σt / (E·α)) | Bună spre Excelentă (anizotropă) 38 | Bună spre Excelentă 81 | 38 |

| Rată de Uzură (vs. auto/oțel, gaz inert) | mm³/Nm | Mai mare din cauza delaminării potențiale 96 | Mai mică, uzură abrazivă/adezivă 93 | 93 |

Notă: Valorile pentru temperaturi înalte sunt estimative și pot varia semnificativ în funcție de gradul specific de grafit, puritate, microstructură și condițiile de testare. Anizotropia PG face ca proprietățile să depindă puternic de direcție.

IV. Schimbul de Căldură și Generarea Directă de Abur din Apă de Mare

După ce sferele de grafit sunt încălzite în contact cu monolitul, ele sunt transportate către un schimbător de căldură unde energia termică acumulată este utilizată pentru a genera abur direct din apa de mare. Această etapă prezintă provocări semnificative legate de eficiența transferului de căldură și de durabilitatea materialelor în contact cu apa de mare la temperaturi înalte.

A. Schimbătorul de Căldură cu Tuburi de Grafit

Schimbătorul de căldură este proiectat pentru a transfera căldura de la un pat mobil de sfere de grafit fierbinți către apa de mare care circulă prin interiorul unor tuburi de grafit.

• Principii de Proiectare: Designul trebuie să asigure un contact termic eficient între sferele fierbinți și suprafața exterioară a tuburilor de grafit. Configurații posibile includ curgerea sferelor încrucișat peste fascicule de tuburi sau un pat împachetat de sfere în jurul tuburilor.136 Dispunerea tuburilor (de exemplu, în fascicule, serpentine) și geometria canalelor de curgere a sferelor sunt critice pentru maximizarea transferului de căldură și minimizarea pierderilor de presiune pe partea sferelor. Principiile schimbătoarelor de căldură cu paturi mobile/împachetate sunt aplicabile.33 Fluxul caracteristic al sferelor de grafit prin schimbătorul de căldură (densitatea de împachetare, viteza, timpul de contact cu tuburile) va influența direct coeficientul de transfer de căldură pe partea sferelor.130 O curgere neuniformă ar putea duce la puncte fierbinți/reci pe tuburi, exacerbând tensiunile termice sau colmatarea localizată.

• Materialul Tuburilor de Grafit: Grafitul impermeabilizat (grafit impregnat cu rășini pentru a reduce porozitatea și a îmbunătăți rezistența chimică) este un candidat probabil, așa cum este utilizat în aplicații industriale corozive.147 Proprietățile necesare includ conductivitate termică ridicată, rezistență la șoc termic, rezistență mecanică la temperaturile de operare și, crucial, rezistență la coroziune și colmatare din partea apei de mare/aburului de înaltă salinitate și temperatură pe suprafața interioară a tuburilor.147 Alegerea "tuburilor de grafit" este critică. Deși grafitul impermeabilizat oferă rezistență la coroziune 147, rezistența sa mecanică, în special pentru plăcile tubulare mari și rezistența la eroziune de către sferele în curgere sau aburul de înaltă presiune, necesită o evaluare atentă.

• Coeficienți de Transfer Termic:

• Sferă-către-Tub (exterior): Transferul de căldură se realizează prin conducție la punctele de contact, radiație între sfere și suprafața tubului, și convecție prin gazul inert (dacă este prezent și în mișcare).108 Se va determina un coeficient efectiv de transfer de căldură pentru un pat mobil de sfere.

• Conducție prin Peretele Tubului: Depinde de conductivitatea termică a grafitului și de grosimea peretelui tubului.

• Tub-către-Apă de Mare/Abur (interior): Transfer termic convectiv pentru încălzirea apei, fierbere (nucleată, peliculară) și supraîncălzirea aburului. Straturile de depuneri (fouling) vor adăuga o rezistență termică semnificativă.147 Rezistența termică globală de la sfere la abur va fi limitată probabil de multiple rezistențe: contactul sferă-tub, conducția prin peretele tubului de grafit și convecția/fierberea pe partea apei de mare. Totuși, cea mai semnificativă și problematică rezistență este probabil cea datorată colmatării pe partea interioară a tuburilor de grafit, expusă apei de mare.147

B. Apa de Mare ca Fluid de Lucru

Utilizarea directă a apei de mare netratate pentru generarea de abur la temperaturi înalte este o caracteristică definitorie, dar și una dintre cele mai mari provocări ale conceptului.

• Sursă și Admisie: Proximitatea de mare/ocean asigură o sursă abundentă de apă de mare. Se presupune o filtrare de bază la admisie. Deoarece interogarea nu specifică pre-tratare, se vor accentua provocările asociate cu apa de mare netratată.

• Provocări la Temperaturi Înalte:

• Coroziune Agresivă: Apa de mare la temperaturi și presiuni ridicate devine extrem de corozivă, în special din cauza concentrațiilor mari de cloruri. Se vor discuta coroziunea punctuală, coroziunea în crevase și fisurarea corozivă sub tensiune (SCC) pentru componentele metalice (dacă există) și mecanismele potențiale de degradare a suprafeței pentru tuburile de grafit. Apa de mare conține un amestec complex de săruri. Pe măsură ce temperatura crește, solubilitatea unor săruri precum CaCO3​ și Mg(OH)2​ scade (solubilitate inversă), ducând la precipitare. Pe măsură ce apa se evaporă pentru a forma abur, concentrația tuturor sărurilor în saramura rămasă crește, depășind limitele de solubilitate pentru multe altele (de exemplu, NaCl, CaSO4​). Acest lucru va duce la depuneri severe de crustă în interiorul tuburilor de grafit.

• Depunerea de Săruri și Formarea de Crustă (Scaling): Pe măsură ce apa de mare este încălzită și evaporată, sărurile dizolvate (NaCl, MgCl2​, CaSO4​, etc.) vor precipita și vor forma cruste dure pe suprafețele de transfer termic.147 Acest fenomen reduce drastic eficiența transferului de căldură și poate cauza blocaje sau puncte fierbinți, ducând la defectarea tuburilor. Temperaturile de operare mai ridicate, deși dorite pentru eficiența termodinamică, vor accelera atât ratele de coroziune, cât și precipitarea multor săruri din apa de mare.150

• Strategii de Atenuare (Limitate de Interogare):

• Selecția Materialelor: Accent pe rezistența la coroziune a grafitului.147 Totuși, interacțiunea specifică a saramurii/aburului foarte fierbinte și cu salinitate ridicată cu grafitul necesită mai mult decât o inerție chimică generală; există potențialul unui atac chimic subtil sau al eroziunii.

• Controlul Vitezei de Curgere: Viteze mai mari pot reduce anumite tipuri de colmatare, dar pot crește eroziunea.153

• Proiectare pentru Curățare: Designul schimbătorului de căldură trebuie să permită decrustarea periodică, ceea ce ar putea fi dificil pentru un design cu încălzire externă bazat pe sfere.

• Mențiune Scurtă: Deși nu este specificat în interogare, se va menționa pe scurt că sistemele industriale care utilizează apa de mare pentru generarea de abur implică de obicei o pre-tratare extensivă (desalinizare, demineralizare) pentru a evita aceste probleme, iar absența acesteia reprezintă o provocare majoră aici. Viabilitatea acestei părți a conceptului depinde în mare măsură fie de proprietăți superioare, în prezent necunoscute, ale tuburilor de grafit împotriva colmatării/coroziunii apei de mare la temperaturi înalte, fie de o metodă de pre-tratare sau de curățare in-situ extrem de eficientă (și probabil consumatoare de energie), nemenționată în interogare. Aceasta reprezintă un obstacol major în cercetare și dezvoltare. Centralele geotermale care utilizează saramuri cu salinitate ridicată se confruntă cu probleme similare, necesitând adesea materiale și inhibitori specializați.159

Tabelul 3: Candidați Materiali pentru Componentele în Contact cu Apa de Mare/Abur la Temperaturi Înalte

Componentă	Material Candidat	Temp. Max. Operare (°C)	Rezistență Coroziune (Abur/Apă Mare Salină)	Rezistență Eroziune	Proprietăți Mecanice Cheie la Temperatură	Propensitate Colmatare (tuburi HX)	Cost Relativ	Provocări Fabricare	Referințe Estimative
Tuburi Schimbător Căldură	Grafit Impermeabilizat	>1000 (partea sferelor); partea apei limitată de presiunea aburului și criticitatea colmatării	Bună spre Excelentă (general) 147; specific pentru apă de mare la T înaltă necesită validare	Moderată; depinde de calitatea suprafeței	Fragil; rezistență la șoc termic bună	Ridicată (din cauza precipitațiilor de săruri) 149	Mediu spre Ridicat	Prelucrare, etanșare tuburi în placa tubulară	147
Pale/Duze Turbină	Superaliaje pe bază de Ni (ex: Inconel, Hastelloy)	700-900+ 166	Excelentă 166	Bună spre Excelentă	Rezistență la fluaj, oboseală termică ridicate	N/A (dar depuneri posibile)	Foarte Ridicat	Turnare de precizie, prelucrare complexă	166
Pale/Duze Turbină	Aliaje de Titan	<600 (limitare de temperatură) 169	Excelentă (în special la cloruri) 169	Bună	Raport rezistență/greutate bun	N/A (dar depuneri posibile)	Ridicat	Prelucrare dificilă, sudabilitate limitată	167
Pale/Duze Turbină	Oțeluri Inoxidabile Speciale (pt. T mai joase)	<600-650 167	Moderată spre Bună (depinde de grad și conținutul de Cl)	Moderată	Rezistență bună	N/A (dar depuneri posibile)	Mediu	Standard	167

V. Ciclul de Conversie a Energiei

Energia termică transferată apei de mare în schimbătorul de căldură este utilizată pentru a produce abur, care apoi antrenează o turbină pentru a genera energie electrică. Configurația specifică a ciclului termodinamic și designul turbinei sunt adaptate condițiilor de operare și fluidului de lucru.

A. Designul Turbinei cu Abur

Turbina este un component esențial al ciclului de putere, iar designul său trebuie să țină cont de caracteristicile aburului generat direct din apa de mare.

• Tipul Turbinei: Turbină non-condensare (cu contrapresiune), deoarece aburul este evacuat direct în atmosferă după expansiune.

• Selecția Materialelor pentru Pale și Duze: Aceasta este o considerație critică din cauza aburului potențial de înaltă temperatură și salinitate. Materialele trebuie să prezinte o rezistență excelentă la coroziune (în special la cloruri) 161, rezistență la eroziune (cauzată de particule de sare antrenate sau picături de apă, dacă calitatea aburului nu este 100% supraîncălzit), rezistență mecanică la temperaturi înalte și rezistență la fluaj.163 Superaliajele pe bază de nichel (de exemplu, Inconel, Hastelloy) 166 și, potențial, aliajele de titan specializate sau acoperirile ceramice ar fi candidați.167 Utilizarea directă a aburului generat din apa de mare, chiar dacă supraîncălzit, reprezintă o provocare extremă pentru materialele turbinei.163 Chiar și cantități infime de săruri antrenate pot provoca coroziune și depuneri catastrofale la temperaturi și viteze ridicate în interiorul turbinei.

• Considerații Operaționale: Impactul impurităților din abur (săruri antrenate din fierberea directă a apei de mare) asupra performanței turbinei, colmatarea/depunerile pe pale și potențialul de degradare accelerată.171 Necesitatea unor potențiale sisteme de spălare a aburului sau a unor materiale extrem de robuste pentru pale. Eficacitatea oricărei etape de separare/purificare a aburului (nemenționată) după schimbătorul de căldură din grafit va determina direct durata de viață și fiabilitatea turbinei. Dacă are loc o antrenare semnificativă de sare, defectarea turbinei va fi rapidă. Acest aspect al designului poate necesita o descoperire în domeniul materialelor pentru turbine sau o etapă intermediară de purificare a aburului extrem de eficientă, nemenționată în interogare, pentru a fi viabilă pe termen lung.

B. Analiza Ciclului Termodinamic

Ciclul de putere propus este o variantă a ciclului Rankine deschis, în care aburul este evacuat în atmosferă.

• Descrierea Ciclului: Este un ciclu Rankine non-condensare, unde presiunea de evacuare este cea atmosferică. Această configurație simplifică drastic instalația (fără condensator, turnuri de răcire, sisteme de vid) 180, dar cu un cost semnificativ pentru eficiența termică și cu un debit masic mare de apă.181

• Eficiența Termică: Eficiența ciclului Rankine ( η=1−Tjoasa​/Tinalta​ sau η=Wnet​/Qintrare​ ) 180 este influențată în principal de temperatura și presiunea aburului la admisie (furnizat de schimbătorul de căldură din grafit) și de presiunea de evacuare (atmosferică). În general, ciclurile non-condensare au o eficiență termică mai scăzută comparativ cu ciclurile cu condensare, deoarece căldura latentă de vaporizare este pierdută în atmosferă.180 Cea mai mare componentă energetică a aburului (căldura latentă de vaporizare) este pierdută în atmosferă.180 Ciclurile cu condensare recuperează această căldură, crescând semnificativ lucrul mecanic net și eficiența.182 Alegerea unui ciclu non-condensare implică faptul că fie economiile de costuri de capital sunt primordiale, fie există o aplicație de nișă unde această simplitate este mai valoroasă decât eficiența electrică brută. Temperaturile foarte înalte realizabile cu sistemul solar termic pe bază de grafit sunt cruciale pentru a face acest ciclu non-condensare cât de cât viabil. O temperatură mai mare a aburului la admisie (Tinalta​) îmbunătățește direct eficiența Carnot și, prin urmare, eficiența ciclului Rankine.182

• Consumul de Apă: Consumul de apă este continuu și ridicat, deoarece tot aburul este pierdut. Apa de mare este abundentă, dar energia necesară pentru pompare și procesare (chiar și filtrare minimă) reprezintă o sarcină parazită.

• Impactul Ambiental al Evacuării Aburului:

• Efecte Atmosferice Locale: Umiditate crescută, potențial de formare a ceții în anumite condiții meteorologice.

• Zgomot: Generat de evacuarea aburului.

• Dispersia Sărurilor: Dacă aburul antrenează picături de saramură, sărurile pot fi dispersate în mediul terestru local, afectând potențial solul și vegetația.185 Aceasta este o preocupare semnificativă în cazul evacuării directe în atmosferă a aburului din apă de mare netratată. Interogarea specifică "apa, aburii nu se vor raci ci se vor lasa in atmosfera", ceea ce confirmă această abordare și riscurile asociate.182

Tabelul 4: Parametrii de Performanță Estimați ai Ciclului de Putere

Parametru	Unitate	Valoare Estimată/Interval	Observații/Referințe
Temperatură Abur Admisie	°C	600 - 750+	Dependent de performanța schimbătorului de căldură și temperatura sferelor; țintă ridicată pentru eficiență 182
Presiune Abur Admisie	bar	100 - 170	Tipic pentru cicluri cu abur supraîncălzit; limitat de rezistența materialelor HX
Debit Masic Abur	kg/s	Conceptual; depinde de puterea centralei	N/A
Randament Izentropic Turbină	%	80 - 85	Tipic pentru turbine moderne multi-etajate 184
Condiție Abur Evacuare	-	Presiune atmosferică, Temperatură >100°C (supraîncălzit sau saturat)	Specific ciclului non-condensare
Lucru Mecanic Net Specific	kJ/kg abur	Calculabil pe baza condițiilor de intrare/ieșire și randamentului turbinei	Folosind tabele de abur/diagrame Mollier
Randament Termic Ciclu Estimativ	%	25 - 35 (?)	Mai mic decât ciclurile cu condensare; puternic dependent de Tintrare​ 180
Consum Apă de Mare	m³/h	Ridicat; direct proporțional cu debitul de abur	Toată apa de alimentare este consumată 183

VI. Sisteme Auxiliare și Aspecte Operaționale

Funcționarea eficientă și sigură a centralei solare propuse depinde de o serie de sisteme auxiliare și de considerații operaționale atente, în special în ceea ce privește menținerea atmosferei inerte și cerințele de amplasare.

A. Sistemul de Atmosferă Inertă

Menținerea unei atmosfere inerte de înaltă puritate este crucială pentru protejarea componentelor din grafit la temperaturile ridicate de operare.

• Cerințe: O atmosferă de gaz inert (de exemplu, azot sau argon, cu argonul fiind preferat pentru temperaturi de peste 2200°C 59) este necesară pentru monolitul de grafit, sistemul de circulație a sferelor și partea din schimbătorul de căldură expusă sferelor.59 Acest lucru previne oxidarea grafitului, care devine semnificativă la peste 350-500°C în aer.61 Menținerea unei atmosfere inerte de înaltă puritate într-un volum foarte mare, care cuprinde monolitul, transportul sferelor și schimbătorul de căldură, la temperaturi extreme, reprezintă o provocare inginerească masivă.

• Puritatea Gazului și Purificare: Sunt necesare metode pentru a atinge și menține o puritate ridicată a gazului (de exemplu, <10 ppm oxigen/umiditate), cum ar fi utilizarea de purificatoare de gaz sau gettere.59 Provocările includ volumul mare al sistemului și potențialul de mici scurgeri. Suprafața pentru potențiale scurgeri este uriașă. Grafitul însuși poate fi poros și poate degaza.59 Asigurarea etanșeității componentelor mobile (transportor) la temperaturi înalte este dificilă.134 Costul purjării continue sau al purificării unui volum vast de gaz inert la nivelurile de puritate necesare va fi substanțial.

• Tehnologii de Etanșare: Proiectarea etanșărilor pentru componente de mari dimensiuni, cum ar fi incinta monolitului, trecerile transportorului și carcasa schimbătorului de căldură, pentru a minimiza scurgerile de gaz inert și pătrunderea aerului la temperaturi înalte.134

• Degazarea Grafitului: Grafitul, mai ales dacă nu este de puritate ultra-înaltă sau pre-tratat corespunzător, va degaza specii adsorbite (H2O, CO, CO2, hidrocarburi) la temperaturi înalte, contaminând atmosfera inertă.59 Acest lucru necesită o purjare continuă sau o buclă robustă de purificare. Chiar și impuritățile infime (O2, H2O) din gazul inert pot duce la o oxidare lentă, dar cumulativă, a componentelor fierbinți din grafit pe parcursul anilor de funcționare 59, degradându-le integritatea structurală și proprietățile termice și crescând generarea de praf.

• Controlul Presiunii: Menținerea unei ușoare suprapresiuni pentru a preveni pătrunderea aerului. Fiabilitatea și costul sistemului de atmosferă inertă sunt critice pentru viabilitatea și siguranța generală a centralei. Defectarea acestui sistem ar duce la degradarea rapidă a componentelor centrale din grafit.

B. Amplasarea Centralei și Cerințele de Resurse

Alegerea locației este determinată de necesitatea resurselor solare și de apă, precum și de cerințele de spațiu și stabilitate geotehnică.

• Locație Costieră: Esențială pentru accesul la cantități abundente de apă de mare necesară ciclului de abur.

• Resursa Solară: Este necesară o zonă cu iradianță normală directă (DNI) ridicată, cu peste 280 de zile însorite pe an, așa cum este specificat în interogare. Aceasta este o cerință tipică pentru centralele CSP.1 Numărul de zile însorite (>280) se corelează direct cu factorul de capacitate al centralei și cu justificarea economică pentru un monolit de stocare termică atât de mare. Mai puține zile însorite ar subutiliza costisitoarea capacitate de stocare.

• Cerințe de Teren: Este necesară o suprafață semnificativă de teren pentru câmpul de heliostate, rețeaua de oglinzi Fresnel, monolitul/turnul, schimbătorul de căldură, sala turbinelor și sistemele auxiliare. Centralele CSP sunt intensive din punct de vedere al utilizării terenului.18 Sistemele duale de colectare solară (heliostate și Fresnel) ar putea concura pentru suprafața optimă de teren în jurul monolitului central, necesitând o optimizare atentă a amplasamentului pentru a evita interferențele reciproce și a maximiza captarea solară.

• Stabilitate Geotehnică: Monolitul masiv de grafit necesită condiții stabile ale solului.

Deși apa de mare este "gratuită", impactul asupra mediului al admisiei continue de volume mari și al evacuării atmosferice termice/saline 182 necesită evaluare, chiar dacă nu este solicitată explicit o analiză detaliată în interogare.

VII. Integrarea la Nivel de Sistem și Evaluare Preliminară

Conceptul prezentat integrează o serie de tehnologii inovatoare și, implicit, provocatoare. O evaluare la nivel de sistem este necesară pentru a înțelege sinergiile și potențialele puncte critice.

• Operarea Integrată a Centralei: Fluxul energetic începe cu captarea radiației solare de către sistemul dual de concentratoare (heliostate concave și oglinzi Fresnel), care încălzesc monolitul central de grafit. Căldura stocată în monolit este apoi extrasă prin curgerea gravitațională a sferelor de grafit pirolitic. Aceste sfere fierbinți sunt transportate către un schimbător de căldură cu tuburi de grafit, unde cedează căldura apei de mare, generând abur. Aburul antrenează o turbină non-condensare, iar aburul evacuat este eliberat în atmosferă.

• Aspecte Tehnologice Unice și Avantaje Potențiale:

• Operare la Temperaturi Extrem de Înalte: Datorită naturii refractare a grafitului, sistemul are potențialul de a funcționa la temperaturi mult mai mari decât centralele CSP convenționale.33

• Stocare Masivă de Energie Termică: Monolitul de grafit oferă o capacitate considerabilă de stocare a energiei termice, permițând generarea de energie electrică în mod continuu, inclusiv pe timpul nopții sau în perioadele cu insolație redusă.53

• Mediu de Transfer Termic Inovator: Utilizarea sferelor de grafit inert ca mediu de transfer termic la temperaturi înalte evită problemele asociate cu sărurile topite la temperaturi extreme (de exemplu, descompunere, coroziune pentru anumite metale). Conceptul general al CSP pe bază de particule este explorat în proiecte precum G3P3.100

• Potențial pentru Eficiență Termodinamică Ridicată: Dacă se ating temperaturi foarte înalte ale aburului, eficiența termodinamică a ciclului de putere ar putea fi competitivă, chiar și în configurația non-condensare.182

• Provocări Inginerești Cheie, Lacune în Cercetare și Nevoi de Validare:

• Știința Materialelor: Durabilitatea pe termen lung a componentelor din grafit (monolit, sfere, tuburi) sub ciclare termică extremă, solicitări mecanice (sfere) și potențial atac chimic de nivel scăzut din cauza impurităților din gazul inert sau aburul de apă de mare. Fabricarea la scară largă a componentelor din grafit fără defecte (în special monolitul și sferele de grafit pirolitic) este o provocare majoră.33 Succesul acestui concept depinde aproape în întregime de performanța materialelor și de fezabilitatea fabricării, în special pentru componentele din grafit și elementele expuse apei de mare.

• Transfer de Căldură și Dinamica Fluidelor: Modelarea precisă și controlul transferului de căldură în interiorul monolitului, de la monolit la sfere, dinamica curgerii sferelor și performanța schimbătorului de căldură sferă-apă de mare. Gestionarea rezistențelor termice de contact este esențială.111

• Coroziune și Colmatare: Utilizarea apei de mare netratate pentru generarea directă de abur la temperaturi înalte reprezintă o provocare extremă. Prevenirea coroziunii catastrofale și a colmatării în tuburile de grafit și în turbină este vitală.147

• Gestionarea Prafului: Controlul și eliminarea prafului de grafit generat de mișcarea sferelor.82

• Controlul și Integrarea Sistemului: Gestionarea interacțiunii complexe dintre aporturile solare duale, distribuția temperaturii în monolit, debitul sferelor, generarea de abur și funcționarea turbinei.

• Viabilitatea Economică: Costurile de capital ridicate asociate cu structurile mari de grafit, componentele pentru temperaturi înalte și sistemele extinse de gaz inert.

Sistemul propus integrează multiple tehnologii noi și provocatoare. Deși fiecare element poate fi conceptual plauzibil, funcționarea lor combinată la scara și temperatura propuse prezintă riscuri de integrare imense. Fiecare subsistem (colectare solară, stocare în monolit, transport cu sfere, schimbător de căldură din grafit cu apă de mare, turbină non-condensare) are propriul set de obstacole inginerești semnificative. Interfețele dintre aceste sisteme (de exemplu, încărcarea/descărcarea sferelor din monolit, alimentarea cu sfere a schimbătorului de căldură, etanșarea gazului inert în toate componentele) adaugă straturi suplimentare de complexitate.

Lanțul cauzal al viabilității generale este: Flux Solar → Temperatură Monolit → Temperatură Sfere → Performanță Schimbător de Căldură (limitată de colmatare/coroziune) → Condiții Abur → Performanță și Durabilitate Turbină (limitată de coroziune/eroziune) → Putere Netă Produsă. Fiecare etapă are dependențe critice și potențiale puncte de eșec. Integritatea sistemului de gaz inert și gestionarea prafului sunt factori globali care afectează durata de viață a componentelor din grafit.

Deși ambițios, acest concept evidențiază direcții cheie de cercetare pentru următoarea generație de centrale solare termice: materiale de stocare termică la temperaturi ultra-înalte, mecanisme robuste de transfer de căldură la temperaturi înalte pentru sisteme pe bază de particule și materiale/strategii pentru manipularea fluidelor de lucru agresive precum apa de mare în condiții extreme. Conceptul depășește normele actuale ale CSP.100

VIII. Concluzii

Conceptul de centrală solară termică prezentat, bazat pe un monolit de grafit încălzit dual, transfer de căldură prin sfere de grafit pirolitic și generare de abur direct din apă de mare, reprezintă o abordare inovatoare și ambițioasă a tehnologiei de conversie a energiei solare. Potențialul de operare la temperaturi extrem de înalte și stocarea masivă a energiei termice în grafit oferă perspective atractive pentru generarea continuă de energie electrică și o posibilă eficiență termodinamică ridicată.

Principalele puncte forte ale conceptului includ:

1. Stocare Termică la Temperaturi Ultra-Înalte: Utilizarea unui monolit masiv de grafit permite stocarea unor cantități semnificative de energie la temperaturi care depășesc limitele materialelor convenționale de stocare, cum ar fi sărurile topite. Aceasta, teoretic, permite funcționarea continuă, inclusiv pe timp de noapte.

2. Mediu de Transfer Termic Robust: Sferele de grafit, în special cele pirolitice, oferă o conductivitate termică excelentă și stabilitate la temperaturi înalte, funcționând într-un mediu inert.

3. Potențial de Eficiență Ridicată: Temperaturile înalte ale aburului generate ar putea duce la o bună eficiență a ciclului de putere, chiar și în configurația non-condensare propusă.

Cu toate acestea, implementarea cu succes a unui astfel de sistem se confruntă cu provocări inginerești și de știința materialelor considerabile:

1. Durabilitatea și Fabricarea Grafitului: Fabricarea unui monolit de grafit de dimensiuni "uriașe" și a unui număr mare de sfere de grafit pirolitic de 60 mm, care să reziste la ciclare termică intensă, solicitări mecanice (în cazul sferelor) și potențiale interacțiuni chimice minore pe termen lung, reprezintă o provocare tehnologică majoră. Anizotropia grafitului pirolitic, deși benefică pentru anumite aspecte ale transferului de căldură, complică managementul tensiunilor termice în structuri mari.

2. Coroziunea și Colmatarea în Circuitul de Apă de Mare: Utilizarea directă a apei de mare netratate pentru generarea de abur la temperaturi înalte în tuburi de grafit și ulterior într-o turbină este extrem de problematică. Riscul de coroziune severă și depuneri masive de săruri (colmatare) pe suprafețele de transfer termic și pe palele turbinei este foarte ridicat și ar putea compromite rapid performanța și integritatea sistemului. Aceasta este, probabil, cea mai critică barieră tehnologică.

3. Gestionarea Prafului de Grafit și a Atmosferei Inerte: Mișcarea continuă a sferelor de grafit va genera praf prin abraziune. Menținerea unei atmosfere inerte de înaltă puritate într-un sistem atât de vast și complex, cu componente mobile și la temperaturi extreme, împreună cu filtrarea eficientă a prafului de grafit, sunt esențiale pentru longevitatea componentelor din grafit și pentru funcționarea sigură.

4. Eficiența Ciclului Non-Condensare și Impactul Ambiental: Deși simplifică instalația, ciclul non-condensare cu evacuare atmosferică a aburului are o eficiență termodinamică intrinsec mai mică decât ciclurile cu condensare și implică un consum total de apă (deși apa de mare este abundentă). Evacuarea unor volume mari de abur salin în atmosferă ridică, de asemenea, preocupări ambientale legate de depunerile locale de sare și modificările microclimatice.

În concluzie, deși conceptul propune soluții ingenioase pentru captarea și stocarea energiei solare la temperaturi înalte, viabilitatea sa practică depinde de depășirea unor obstacole tehnologice semnificative, în special în ceea ce privește știința materialelor (durabilitatea grafitului în condiții extreme, rezistența la coroziune/colmatare în contact cu apa de mare fierbinte) și ingineria sistemelor complexe la scară largă (managementul atmosferei inerte, controlul prafului, integrarea componentelor). Sunt necesare cercetări aprofundate și validări experimentale pentru fiecare dintre aceste aspecte critice înainte ca un astfel de sistem să poată fi considerat o alternativă fezabilă la tehnologiile energetice existente. Conceptul împinge limitele tehnologiei CSP actuale și subliniază necesitatea continuă de inovare în materiale și procese pentru viitorul energiei solare.

Lucrări citate

1. heliocon.org, accesată pe mai 7, 2025, https://heliocon.org/resource_download/An_Overview_of_Heliostats_and_Concentrating_Solar_Power_Tower_Plants.pdf

2. Background on Concentrating Solar Power- Heliostat Consortium for Concentrating Solar-Thermal Power - HelioCon, accesată pe mai 7, 2025, https://heliocon.org/resources/Background_on_Concentrating_Solar_Power.html

3. Heliostat Design and Calculations with an Algorithm Developed on Heliostat in Adana - Scientific Research Publishing, accesată pe mai 7, 2025, https://www.scirp.org/journal/paperinformation?paperid=138685

4. www.solarpaces.org, accesată pe mai 7, 2025, https://www.solarpaces.org/wp-content/uploads/2023/09/Heliostat-with-Automatic-Shape-Adjustment-for-High-Concentration-Throughout-the-Day.pdf

5. An Investigation of the Optimum Solar Flux Distribution on a Large-Scale Particle Heating Receiver - Frontiers, accesată pe mai 7, 2025, https://www.frontiersin.org/journals/energy-research/articles/10.3389/fenrg.2022.823448/full

6. (PDF) Experimental evaluation of the solar flux distribution on the flat receiver of a model heliostat system - ResearchGate, accesată pe mai 7, 2025, https://www.researchgate.net/publication/326235960_Experimental_evaluation_of_the_solar_flux_distribution_on_the_flat_receiver_of_a_model_heliostat_system

7. Published at Case Studies in Thermal Engineering - Multi-objective optimization on thermo-structural performance of honeycomb absorbers for concentrated solar power systems - SolarPACES, accesată pe mai 7, 2025, https://www.solarpaces.org/published-at-case-studies-in-thermal-engineering-multi-objective-optimization-on-thermo-structural-performance-of-honeycomb-absorbers-for-concentrated-solar-power-systems/

8. www.kns.org, accesată pe mai 7, 2025, https://www.kns.org/files/pre_paper/8/331%EA%B0%95%EC%A7%80%ED%98%B8.pdf

9. CALCULATION OF THERMAL STRESSES IN GRAPHITE FUEL BLOCKS - NC State Repository, accesată pe mai 7, 2025, https://repository.lib.ncsu.edu/server/api/core/bitstreams/fc676d26-1a45-43b0-84a0-5de2b856ef80/content

10. Concentrated solar power - Wikipedia, accesată pe mai 7, 2025, https://en.wikipedia.org/wiki/Concentrated_solar_power

11. Mini solar tower powered by fresnel lens - rimstar.org, accesată pe mai 7, 2025, https://rimstar.org/renewnrg/mini_solar_power_tower_fresnel_lens.htm

12. Fresnel Solar Concentrator Optical Acrylic Lens With 4 Array For Green Energy | industrial magnifying glass supplier | E-Tay, accesată pe mai 7, 2025, https://www.mymagnifier.com/en/product/Fresnel-Solar-Concentrator-Optical-Acrylic-Lens-SLF16.html

13. (PDF) Application-based design of the Fresnel lens solar concentrator - ResearchGate, accesată pe mai 7, 2025, https://www.researchgate.net/publication/334906064_Application-based_design_of_the_Fresnel_lens_solar_concentrator

14. Solar thermal power plants - U.S. Energy Information Administration (EIA), accesată pe mai 7, 2025, https://www.eia.gov/energyexplained/solar/solar-thermal-power-plants.php

15. Fresnel Solar Steam Generator - EMS Power Machines, accesată pe mai 7, 2025, https://ems-powermachines.com/fresnel-solar-steam-generator/

16. ntrs.nasa.gov, accesată pe mai 7, 2025, https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19840020159/downloads/19840020159.pdf

17. ntrs.nasa.gov, accesată pe mai 7, 2025, https://ntrs.nasa.gov/api/citations/20010068936/downloads/20010068936.pdf

18. Pre-Feasibility Study for a Solar Power Precinct - Environment and Heritage, accesată pe mai 7, 2025, https://www.environment.nsw.gov.au/resources/communities/pre-feasibility-study-solar.pdf

19. Experimental investigation and analysis on a concentrating solar collector using linear Fresnel lens | Request PDF - ResearchGate, accesată pe mai 7, 2025, https://www.researchgate.net/publication/223798189_Experimental_investigation_and_analysis_on_a_concentrating_solar_collector_using_linear_Fresnel_lens

20. Development of Powerhouse Using Fresnel lens - MATEC Web of Conferences, accesată pe mai 7, 2025, https://www.matec-conferences.org/articles/matecconf/pdf/2018/03/matecconf_rimes2017_04006.pdf

21. Highly concentrating Fresnel lenses - Optica Publishing Group, accesată pe mai 7, 2025, https://opg.optica.org/ao/abstract.cfm?uri=ao-18-15-2688

22. Durability of Fresnel lenses: A review specific to the concentrating photovoltaic application | Request PDF - ResearchGate, accesată pe mai 7, 2025, https://www.researchgate.net/publication/251618720_Durability_of_Fresnel_lenses_A_review_specific_to_the_concentrating_photovoltaic_application

23. THE DEVELOPMENT OF FRESNEL LENS CONCENTRATORS FOR SOLAR WATER HEATERS: A CASE STUDY IN TROPICAL CLIMATES - ResearchGate, accesată pe mai 7, 2025, https://www.researchgate.net/profile/Asrori-Asrori/publication/361113536_The_development_of_Fresnel_lens_concentrators_for_solar_water_heaters_a_case_study_in_tropical_climates/links/6322f06d0a70852150f77033/The-development-of-Fresnel-lens-concentrators-for-solar-water-heaters-a-case-study-in-tropical-climates.pdf

24. The optical design of a system using a Fresnel lens that g, accesată pe mai 7, 2025, https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19980201003/downloads/19980201003.pdf

25. Power 01 Options for Hybrid Solar and Conventional Fossil Plants copy.indd - Bechtel, accesată pe mai 7, 2025, https://www.bechtel.com/getmedia/116233cb-179a-4e52-8d93-4064719905cf/Power-01-Options-for-Hybrid-Solar-and-Conventional-Fossil-Plants

26. Advancements in Fresnel Lens Technology across Diverse Solar Energy Applications: A Comprehensive Review - MDPI, accesată pe mai 7, 2025, https://www.mdpi.com/1996-1073/17/3/569

27. Low-Cost Manufacturing of the Point-Focus Concentrating Module and Its Key Component, the Fresnel Lens - NREL, accesată pe mai 7, 2025, https://www.nrel.gov/docs/legosti/old/4477.pdf

28. Published at Solar Energy - Advancements, challenges, and opportunities in the measurement of high heat flux for concentrated solar thermal systems - SolarPACES, accesată pe mai 7, 2025, https://www.solarpaces.org/published-at-solar-energy-advancements-challenges-and-opportunities-in-the-measurement-of-high-heat-flux-for-concentrated-solar-thermal-systems/

29. Are Fresnel lenses widely used for solar electricity? If not, why not?, accesată pe mai 7, 2025, https://physics.stackexchange.com/questions/78846/are-fresnel-lenses-widely-used-for-solar-electricity-if-not-why-not

30. accesată pe ianuarie 1, 1970, https://www.e-tay.com/en/product/Fresnel-Solar-Concentrator-Optical-Acrylic-Lens-SLF16.html

31. Anisotropic Thermal Conductivity of Pyrolytic Graphite | Phys. Rev., accesată pe mai 6, 2025, https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRev.127.694

32. Properties of Pyrolytic Graphite - ResearchGate, accesată pe mai 6, 2025, https://www.researchgate.net/publication/230346962_Properties_of_Pyrolytic_Graphite

33. PYROLYTIC GRAPHITE - DTIC, accesată pe mai 7, 2025, https://apps.dtic.mil/sti/tr/pdf/AD0429731.pdf

34. Pyrolytic Graphite Sheets - Nanografi Advanced Materials, accesată pe mai 7, 2025, https://shop.nanografi.com/blog/pyrolytic-graphite-sheets/

35. Pyrolytic Graphite - Thermal Interface Material, accesată pe mai 7, 2025, https://hpmsgraphite.com/pyrolyticgraphitesheet

36. nucleus.iaea.org, accesată pe mai 7, 2025, https://nucleus.iaea.org/sites/graphiteknowledgebase/wiki/Wiki%20Pages/Electrical%20and%20Thermal%20Properties.aspx#:~:text=The%20coefficient%20of%20thermal%20expansion,parallel%20to%20the%20extrusion%20direction.

37. Open Knowledge Wiki - Electrical and Thermal Properties, accesată pe mai 7, 2025, https://nucleus.iaea.org/sites/graphiteknowledgebase/wiki/Wiki%20Pages/Electrical%20and%20Thermal%20Properties.aspx

38. Graphite Mechanical Properties Guide, accesată pe mai 7, 2025, https://jinsuncarbon.com/graphite-mechanical-properties/

39. GraphiteMatrixThermal | BISON, accesată pe mai 7, 2025, https://mooseframework.inl.gov/bison/source/materials/GraphiteMatrixThermal.html

40. ABSTRACT - OSTI, accesată pe mai 7, 2025, https://www.osti.gov/servlets/purl/1928952

41. About Pyrolytic Graphite | Jinsun Carbon, accesată pe mai 7, 2025, https://jinsuncarbon.com/pyrolytic-graphite/

42. graphite and composites, accesată pe mai 6, 2025, https://qedfusion.org/LIB/PROPS/PANOS/c.html

43. Graphite, Carbon, C - MatWeb, accesată pe mai 7, 2025, https://www.matweb.com/search/datasheet.aspx?MatGUID=3f64b985402445c0a5af911135909344

44. Graphite - the NIST WebBook - National Institute of Standards and Technology, accesată pe mai 7, 2025, https://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=C7782425&Mask=2

45. Graphite, Carbon, C - MatWeb, accesată pe mai 7, 2025, https://matweb.com/search/DataSheet.aspx?MatGUID=3f64b985402445c0a5af911135909344

46. Table of specific heat capacities - Wikipedia, accesată pe mai 7, 2025, https://en.wikipedia.org/wiki/Table_of_specific_heat_capacities

47. JANAF Thermochemical Tables - Standard Reference Data, accesată pe mai 7, 2025, https://srd.nist.gov/NSRDS/NSRDS-NBS37.pdf

48. Capabilities of pulse current heating to study the properties of graphite at elevated pressures and at high temperatures (up to 5000 K) | Request PDF - ResearchGate, accesată pe mai 7, 2025, https://www.researchgate.net/publication/284359117_Capabilities_of_pulse_current_heating_to_study_the_properties_of_graphite_at_elevated_pressures_and_at_high_temperatures_up_to_5000_K

49. High-Temperature Thermodynamics Modeling of Graphite - MDPI, accesată pe mai 7, 2025, https://www.mdpi.com/2076-3417/12/15/7556

50. Graphite - the NIST WebBook - National Institute of Standards and Technology, accesată pe mai 7, 2025, https://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=C7782425&Mask=FFFFFF

51. Here is Everything About Specific Heat of Graphite - East Carbon, accesată pe mai 7, 2025, https://www.eastcarb.com/specific-heat-of-graphite/

52. Determination of the specific heat capacity of a graphite sample using absolute and differential methods | Request PDF - ResearchGate, accesată pe mai 7, 2025, https://www.researchgate.net/publication/231032839_Determination_of_the_specific_heat_capacity_of_a_graphite_sample_using_absolute_and_differential_methods

53. Properties of Graphite - Graphite Electrode Manufacturer in China, accesată pe mai 7, 2025, https://jinsuncarbon.com/az/properties-of-graphite/

54. accesată pe ianuarie 1, 1970, https://www.nist.gov/mml/acmd/srms/upload/janaf_graphite.pdf

55. accesată pe ianuarie 1, 1970, https://www.engineeringtoolbox.com/specific-heat-capacity-graphite-d_1919.html

56. accesată pe ianuarie 1, 1970, https://www.goodfellow.com/us/en-us/displayitemdetails/p/c-00-gr-000130/graphite-high-purity-rod

57. Graphite - Wikipedia, accesată pe mai 7, 2025, https://en.wikipedia.org/wiki/Graphite

58. Industrial Graphite & Pyrolytic Graphite Machining - Applied Ceramics, accesată pe mai 7, 2025, https://www.appliedceramics.net/material/graphite/

59. Graphitisation at up to 3000 °C - Carbolite Gero, accesată pe mai 7, 2025, https://www.carbolite-gero.com/files/37231/graphitisation-at-up-to-3000-c-what-is-it-good-for.pdf

60. What Makes Graphite Ideal For High-Temperature Applications? Discover Its Exceptional Properties - Kintek Solution, accesată pe mai 7, 2025, https://kindle-tech.com/faqs/what-temperature-can-graphite-withstand

61. flexitallic.com, accesată pe mai 7, 2025, https://flexitallic.com/applications/preventing-oxidation/#:~:text=Graphite%20of%20any%20purity%2C%20even,oxidation%20inhibitors%2C%20such%20as%20phosphates.

62. Preventing Oxidation - Flexitallic Canada, accesată pe mai 7, 2025, https://flexitallic.com/canada/applications/preventing-oxidation/

63. Effect of Temperature on Graphite Oxidation Behavior | Request PDF - ResearchGate, accesată pe mai 7, 2025, https://www.researchgate.net/publication/245194400_Effect_of_Temperature_on_Graphite_Oxidation_Behavior

64. Graphite Insulation | Thermal Processing Magazine, accesată pe mai 7, 2025, https://thermalprocessing.com/storefront/graphite-insulation/

65. Rayon Graphite Felt | Heat Treated to 4532F (2500C) - GraphiteInsulation.com, accesată pe mai 7, 2025, https://www.graphiteinsulation.com/product/felt/graphite-felt-rayon/

66. GR0932 Pyrolytic Graphite Tubes - Stanford Advanced Materials, accesată pe mai 7, 2025, https://www.samaterials.com/ceramic-material/932-pyrolytic-graphite-tubes.html

67. A Step-by-step Guide on How to Make Pyrolytic Graphite - East Carbon, accesată pe mai 7, 2025, https://www.eastcarb.com/how-to-make-pyrolytic-graphite/

68. FEASIBILITY DEMONSTRATION OF PYROLYTIC GRAPHITE COATED NOZZLES. - DTIC, accesată pe mai 7, 2025, https://apps.dtic.mil/sti/html/tr/AD0605422/index.html

69. Chemical Vapour Deposition of Graphene—Synthesis, Characterisation, and Applications: A Review - PMC - PubMed Central, accesată pe mai 7, 2025, https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7503287/

70. Chemical vapor deposition of 2D materials: A review of modeling, simulation, and machine learning studies, accesată pe mai 7, 2025, https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8857588/

71. Thermal Graphitization: Transforming Carbon Materials for Advanced Applications, accesată pe mai 7, 2025, https://www.openaccessjournals.com/articles/thermal-graphitization-transforming-carbon-materials-for-advanced-applications-18215.html

72. Temperature-Dependent Structural Evolution of Coal-Based Graphite During Synthetic Graphitization Process | Energy & Fuels - ACS Publications, accesată pe mai 7, 2025, https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.energyfuels.4c02240

73. Pyrolytic Graphite Foam: A Passive Magnetic Susceptibility Matching Material - PMC, accesată pe mai 7, 2025, https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3525090/

74. Optimizing Thermal Processes in Carbon Manufacturing with Simulation | COMSOL Blog, accesată pe mai 7, 2025, https://www.comsol.com/blogs/optimizing-thermal-processes-in-carbon-manufacturing-with-simulation

75. Published at Applied Thermal Engineering - Analysis of thermal and mechanical properties with inventory level of the molten salt storage tank in central receiver concentrating solar power plants - SolarPACES, accesată pe mai 7, 2025, https://www.solarpaces.org/published-at-applied-thermal-engineering-analysis-of-thermal-and-mechanical-properties-with-inventory-level-of-the-molten-salt-storage-tank-in-central-receiver-concentrating-solar-power-plants/

76. Residual stress measurement in engine block—an overview - BCU Open Access Repository, accesată pe mai 7, 2025, https://www.open-access.bcu.ac.uk/15161/1/Residual%20stress%20measurement%20in%20engine%20block%20an%20overview.pdf

77. Comparative Study on the Fatigue Life of Gray Cast Iron under Loading Conditions, accesată pe mai 7, 2025, https://www.zhycasting.com/comparative-study-on-the-fatigue-life-of-gray-cast-iron-under-loading-conditions/

78. Low-Cycle Fatigue Damage Mechanism and Life Prediction of High-Strength Compacted Graphite Cast Iron at Different Temperatures - PMC, accesată pe mai 7, 2025, https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11395833/

79. accesată pe ianuarie 1, 1970, https://materials.nasa.gov/searchMaterial.php?id=20

80. Irradiation damage in graphite due to fast neutrons in fission and fusion systems - Scientific, technical publications in the nuclear field | IAEA, accesată pe mai 6, 2025, https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/te_1154_prn.pdf

81. Graphite in Nuclear Reactors | Jinsun Carbon, accesată pe mai 6, 2025, https://jinsuncarbon.com/graphite-in-nuclear-reactors/

82. Pebble-bed reactor - Wikipedia, accesată pe mai 7, 2025, https://en.wikipedia.org/wiki/Pebble-bed_reactor

83. (PDF) Pebble Bed Reactor Dust Production Model - ResearchGate, accesată pe mai 7, 2025, https://www.researchgate.net/publication/255017160_Pebble_Bed_Reactor_Dust_Production_Model

84. Analysis of dust and fission products in a pebble bed NGNP - INIS-IAEA, accesată pe mai 7, 2025, https://inis.iaea.org/records/vdv89-1vv87

85. Analysis of dust and fission products in a pebble bed NGNP | Request PDF - ResearchGate, accesată pe mai 7, 2025, https://www.researchgate.net/publication/251486407_Analysis_of_dust_and_fission_products_in_a_pebble_bed_NGNP

86. Very High Temperature Reactor (VHTR) | GIF Portal, accesată pe mai 7, 2025, https://www.gen-4.org/generation-iv-criteria-and-technologies/very-high-temperature-reactor-vhtr

87. MASTER'S THESIS High Temperature Tribological Behavior of Surface coated Tool Steel - DiVA portal, accesată pe mai 7, 2025, https://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:1027525/FULLTEXT01.pdf

88. Influences of graphite shapes on wear characteristics of austempered cast iron, accesată pe mai 7, 2025, https://www.researchgate.net/publication/223386959_Influences_of_graphite_shapes_on_wear_characteristics_of_austempered_cast_iron

89. Friction and Wear Performances and Mechanisms of Graphite/Copper Composites Under Electrical Contact in Marine Environments - MDPI, accesată pe mai 7, 2025, https://www.mdpi.com/1996-1944/18/7/1516

90. Graphite Dust: Composition, Hazards, Properties, Air Scrubbing Filters, accesată pe mai 7, 2025, https://torch-air.com/blog/graphite-dust

91. US8173208B2 - Method for producing dustless graphite spheres from waste graphite fines - Google Patents, accesată pe mai 7, 2025, https://patents.google.com/patent/US8173208B2/en

92. Tribology: The Story of Lubrication and Wear - NASA Technical Reports Server, accesată pe mai 7, 2025, https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19890015264/downloads/19890015264.pdf

93. Effect of temperatures on the friction behavior of graphite used in a ..., accesată pe mai 7, 2025, https://www.researchgate.net/publication/289187852_Effect_of_temperatures_on_the_friction_behavior_of_graphite_used_in_a_nuclear_reactor

94. Experimental Measurement Elevated Temperatures and th Graphite Dust Production Insid - Stellenbosch University, accesată pe mai 7, 2025, https://scholar.sun.ac.za/bitstream/handle/10019.1/80211/wilke_experimental_2013.pdf?sequence=1&isAllowed=y

95. Electrical Conductivity in Graphite Foils Produced by Rolling and Pressing - PMC, accesată pe mai 7, 2025, https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11676233/

96. An Investigation on the High-Temperature Stability and Tribological Properties of Impregnated Graphite - MDPI, accesată pe mai 7, 2025, https://www.mdpi.com/2075-4442/12/11/388

97. w. C. - OSTI, accesată pe mai 7, 2025, https://www.osti.gov/servlets/purl/6468330

98. Examining Graphite Degradation in Molten Salt Environments: A Chemical, Physical, and Material Analysis - INL Digital Library - Idaho National Laboratory, accesată pe mai 7, 2025, https://inldigitallibrary.inl.gov/sites/STI/STI/Sort_82222.pdf

99. Progresses on cryo-tribology: lubrication mechanisms, detection methods and applications, accesată pe mai 7, 2025, http://www.ijemnet.com/article/doi/10.1088/2631-7990/acc2fa

100. Gen 3 Particle Pilot Plant (G3P3) – Energy, accesată pe mai 7, 2025, https://www.sandia.gov/energy/programs/renewable-energy/csp/current-research-projects/gen-3-particle-pilot-plant-g3p3/

101. granular chute flows: Topics by Science.gov, accesată pe mai 6, 2025, https://www.science.gov/topicpages/g/granular+chute+flows

102. Significance of Chute-Related Factors on Segregation of a Granular Chute Flow, accesată pe mai 6, 2025, https://people.eng.unimelb.edu.au/imarusic/proceedings/21/Contribution_674_final.pdf

103. Forced Convection over an Inclined Heated Plate with Varying Aspect Ratios - IIETA, accesată pe mai 7, 2025, https://www.iieta.org/download/file/fid/142953

104. Dense, layered, inclined flows of spheres | Phys. Rev. Fluids, accesată pe mai 7, 2025, https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevFluids.2.124301

105. The network of spheres is arranged on an inclined ramp. Gravity alters... - ResearchGate, accesată pe mai 7, 2025, https://www.researchgate.net/figure/The-network-of-spheres-is-arranged-on-an-inclined-ramp-Gravity-alters-the-lattice_fig1_312005304

106. HI-THERM HCSP - Holtec International, accesată pe mai 7, 2025, https://holtecinternational.com/products-and-services/hi-therm/

107. Energy dissipation of a sphere rolling up a granular slope: Slip and deformation of the granular surface | Phys. Rev. E - Physical Review Link Manager, accesată pe mai 7, 2025, https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevE.109.014903

108. 1 Micromechanical Origin of Heat Transfer to Granular Flow Xintong Zhang*1, Sarath Adapa*1, Tianshi Feng1, Jian Zeng1, Ka Man Ch - OSTI, accesată pe mai 7, 2025, https://www.osti.gov/servlets/purl/2371797

109. Modelling of heat transfer in moving granular assemblies with a focus on radiation using the discrete ordinate method: A DEM-CFD approach - ResearchGate, accesată pe mai 7, 2025, https://www.researchgate.net/publication/389857609_Modelling_of_heat_transfer_in_moving_granular_assemblies_with_a_focus_on_radiation_using_the_discrete_ordinate_method_A_DEM-CFD_approach

110. Experimental and Numerical Analysis of Heat Transfer in a Particle-Based Concentrated Solar Power Receiver, accesată pe mai 7, 2025, https://www.mines.edu/aes/wp-content/uploads/sites/320/2020/01/Ketchem_MS-Thesis-2015.pdf

111. (PDF) A novel contact thermal resistance model for heat transfer in granular systems: Leveraging the force-heat analogy - ResearchGate, accesată pe mai 7, 2025, https://www.researchgate.net/publication/382066676_A_novel_contact_thermal_resistance_model_for_heat_transfer_in_granular_systems_Leveraging_the_force-heat_analogy

112. Thermal joint conductance for graphite materials - Electronics Cooling, accesată pe mai 6, 2025, https://www.electronics-cooling.com/2002/08/thermal-joint-conductance-for-graphite-materials/

113. Review on the high-temperature resistance of graphite in inert atmospheres - ResearchGate, accesată pe mai 6, 2025, https://www.researchgate.net/publication/314113893_Review_on_the_high-temperature_resistance_of_graphite_in_inert_atmospheres

114. THERMAL CONTACT RESISTANCE - Thermopedia, accesată pe mai 6, 2025, https://www.thermopedia.com/content/1188/

115. STEADY HEAT CONDUCTION - Wright State engineering, accesată pe mai 7, 2025, http://cecs.wright.edu/~sthomas/htchapter03.pdf

116. thermal resistance for wall, cylinder, sphere - YouTube, accesată pe mai 7, 2025, https://www.youtube.com/watch?v=5lHxm33hPnE

117. Validation of High Temperature Radiative Heat Transfer Models in Hollow Graphite Coupons - ResearchGate, accesată pe mai 6, 2025, https://www.researchgate.net/publication/388935232_Validation_of_High_Temperature_Radiative_Heat_Transfer_Models_in_Hollow_Graphite_Coupons

118. A Deep Neural Network Model of Particle Thermal Radiation in Packed Bed, accesată pe mai 6, 2025, https://ojs.aaai.org/index.php/AAAI/article/view/5452/5308

119. Particle Scale Evaluation of the Effective Thermal Conductivity from the Structure of a Packed Bed: Radiation Heat Transfer | Industrial & Engineering Chemistry Research - ACS Publications, accesată pe mai 6, 2025, https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ie3033137

120. Modeling the heat transfer of a packed bed with an effective thermal conductivity - University of Twente Student Theses, accesată pe mai 6, 2025, http://essay.utwente.nl/85382/1/Report%20Internship%20-%20E.A.%20Haselhoff%20s1120891%20-%20Modeling%20the%20heat%20transfer%20of%20a%20packed%20bed%20with%20an%20effective%20thermal%20conductivity%20-%20Copy.pdf

121. Heat Transfer Between Radiating Concentric Spheres - Altair, accesată pe mai 7, 2025, https://2024.help.altair.com/2024.1/hwcfdsolvers/acusolve/topics/acusolve/heat_transfer_between_radiating_concentric_spheres.htm

122. Thermal energy grid storage using multi-junction photovoltaics - NREL, accesată pe mai 7, 2025, https://www.nrel.gov/docs/fy19osti/72337.pdf

123. The Heat Transfer Analysis of an Acting-type Heat Retention Panel used in a Hot Rolling Process - MDPI, accesată pe mai 7, 2025, https://www.mdpi.com/2076-3417/9/1/189

124. Radiation Heat Transfer - Definition and Examples - Thermtest, accesată pe mai 7, 2025, https://thermtest.com/examples-of-radiation-heat-transfer

125. Heat transfer to a slowly moving fluid from a dilute fixed bed of heated spheres, accesată pe mai 7, 2025, https://www.damtp.cam.ac.uk/user/hinch/publications/JFM101_403.pdf

126. Experimental and numerical study on the effective thermal conductivity of paraffin/expanded graphite composite | Request PDF - ResearchGate, accesată pe mai 7, 2025, https://www.researchgate.net/publication/273438167_Experimental_and_numerical_study_on_the_effective_thermal_conductivity_of_paraffinexpanded_graphite_composite

127. Industrial Graphite Engineering Handbook - NUCLEUS information resources, accesată pe mai 7, 2025, https://nucleus.iaea.org/sites/graphiteknowledgebase/Meetings2/Old%20Meetings/2017/Background%20Info/GraphiteHandbook.pdf

128. graphite furnace heating: Topics by Science.gov, accesată pe mai 7, 2025, https://www.science.gov/topicpages/g/graphite+furnace+heating

129. The mechanism of rolling friction II. The elastic range | Proceedings of the Royal Society of London. Series A. Mathematical and Physical Sciences, accesată pe mai 7, 2025, https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspa.1955.0082

130. The heat transfer coefficient associated with a moving packed bed of silica particles flowing through parallel plates - OSTI, accesată pe mai 7, 2025, https://www.osti.gov/servlets/purl/1977653

131. Heat transfer coefficients of moving particle beds from flow-dependent thermal conductivity and near-wall resistance (Journal Article) - OSTI, accesată pe mai 7, 2025, https://www.osti.gov/pages/biblio/2448220

132. Conveying Technology & Conveying Solutions - BEUMER Group, accesată pe mai 7, 2025, https://www.beumergroup.com/products-systems/conveyors-technology/

133. Durable Heat Resistant Conveyor Belt, accesată pe mai 7, 2025, https://somiconveyor.com/product-detail/heat-resistant-conveyor-belt

134. Hot Direct Reduced Iron (DRI) conveyor | Magaldi, accesată pe mai 7, 2025, https://www.magaldi.com/en/applications/hot-direct-reduced-iron-dri-conveyor

135. Inert Atmosphere Processing | Wisconsin Oven, accesată pe mai 7, 2025, https://www.wisoven.com/processes/inert-atmosphere-processing

136. Investigation Of Convective Heat Transfer In A Cold Flow Pebble Bed Nuclear Reactor Using Advanced Pebble Probe Heat Transfer Sensor - Scholars' Mine, accesată pe mai 6, 2025, https://scholarsmine.mst.edu/che_bioeng_facwork/1698/

137. Heat Transfer in Pebble-Bed Nuclear Reactor Cores Cooled by Fluoride Salts - eScholarship, accesată pe mai 6, 2025, https://escholarship.org/content/qt3c69q4kf/qt3c69q4kf_noSplash_e01ada38d8eb3f0f0d09a44f61b67ef7.pdf

138. Nuclear Reactor Simulation - 911Metallurgist, accesată pe mai 6, 2025, https://www.911metallurgist.com/blog/simulated-nuclear-reactor/

139. accesată pe ianuarie 1, 1970, https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S135943112200047X

140. Investigation on the mechanism of enhancing heat transfer in a pebble bed by adding in the non-fixed number of smaller-sized spheres - ResearchGate, accesată pe mai 6, 2025, https://www.researchgate.net/publication/356136094_Investigation_on_the_mechanism_of_enhancing_heat_transfer_in_a_pebble_bed_by_adding_in_the_non-fixed_number_of_smaller-sized_spheres

141. Investigation of Local Heat Transfer Phenomena in a Pebble Bed HTGR Core Deliverable RES-07-087., accesată pe mai 7, 2025, https://www.nrc.gov/docs/ML0909/ML090900017.pdf

142. heat transfer to a single cooling tube in a moving bed reactor - OSTI, accesată pe mai 6, 2025, https://www.osti.gov/biblio/4033324

143. High-Temperature Gas-Cooled Pebble-Bed Reactors Running In And Transient Modeling Capabilities Demonstration - - INL Research Library Digital Repository - Idaho National Laboratory, accesată pe mai 6, 2025, https://inldigitallibrary.inl.gov/sites/STI/STI/Sort_129859.pdf

144. CHAPTER 7 Heat Exchanger, accesată pe mai 7, 2025, http://ndl.ethernet.edu.et/bitstream/123456789/87828/19/Chapter7x.pdf

145. Failing Drop CO2 Deposition (Desublimation) Heat Exchanger for the Cryogenic Carbon Capture Process - BYU ScholarsArchive, accesată pe mai 7, 2025, https://scholarsarchive.byu.edu/context/etd/article/3929/viewcontent/ETD_CISOPTR_2976.pdf

146. Steam Generator Performance | Download Table - ResearchGate, accesată pe mai 7, 2025, https://www.researchgate.net/figure/Steam-Generator-Performance_tbl1_235062471

147. Graphite Heat Exchangers | CG Thermal LLC, accesată pe mai 7, 2025, https://cgthermal.com/heat-exchangers/graphite/

148. Graphite tube Heat Exchanger - THURNE, accesată pe mai 7, 2025, https://thurne.se/product/graphite-tube-heat-exchanger/

149. Member Press Release - How to reduce the effects of heat exchanger fouling - World Biogas Association (WBA), accesată pe mai 7, 2025, https://www.worldbiogasassociation.org/member-press-release-how-to-reduce-the-effects-of-heat-exchanger-fouling/

150. Elimination of Acid Cleaning of High Temperature Salt Water Heat Exchangers, accesată pe mai 7, 2025, https://serdp-estcp.mil/projects/details/74e407a5-6604-445a-9da8-7891308f2106

151. (PDF) Fouling and Fouling Mitigation on Heat Exchanger Surfaces - ResearchGate, accesată pe mai 7, 2025, https://www.researchgate.net/publication/221927710_Fouling_and_Fouling_Mitigation_on_Heat_Exchanger_Surfaces

152. (PDF) Fouling of Heat Transfer Surfaces - ResearchGate, accesată pe mai 7, 2025, https://www.researchgate.net/publication/221910395_Fouling_of_Heat_Transfer_Surfaces

153. What Is Fouling in a Heat Exchanger? Causes, Detection & Prevention, accesată pe mai 7, 2025, https://www.csidesigns.com/blog/articles/fouling-in-heat-exchangers

154. Fouling During the Use of Seawater as Coolant - The Development of a 'User Guide' - ECI Digital Archives, accesată pe mai 7, 2025, https://dc.engconfintl.org/cgi/viewcontent.cgi?referer=&httpsredir=1&article=1001&context=heatexchanger

155. Pool boiling enhancement on micro- and nano-structured surfaces and fouling mitigating strategies - A review - OUCI, accesată pe mai 7, 2025, https://ouci.dntb.gov.ua/en/works/4L5ro6ql/

156. Experimental investigation of plastic finned-tube heat exchangers, with emphasis on material thermal conductivity | Request PDF - ResearchGate, accesată pe mai 7, 2025, https://www.researchgate.net/publication/223728322_Experimental_investigation_of_plastic_finned-tube_heat_exchangers_with_emphasis_on_material_thermal_conductivity

157. Water Essentials Handbook: Corrosion, Scale, and Biofouling Control in Cooling Systems, accesată pe mai 7, 2025, https://www.chemtreat.com/water-essentials-handbook-corrosion-scale-and-biofouling-control-in-cooling-systems/

158. Fouling during the Use of Seawater as Coolant-The Development of a "User Guide", accesată pe mai 7, 2025, https://www.researchgate.net/publication/224797578_Fouling_during_the_Use_of_Seawater_as_Coolant-The_Development_of_a_User_Guide

159. PROBLEMS IN GEOTHERMAL OPERATION – SCALING AND CORROSION, accesată pe mai 7, 2025, https://geocom.geonardo.com/assets/elearning/3.3.UNU-GTP-SC-18-19.pdf

160. Corrosion, Scaling and Material Selection in Geothermal Energy Production | Request PDF, accesată pe mai 7, 2025, https://www.researchgate.net/publication/268443214_Corrosion_Scaling_and_Material_Selection_in_Geothermal_Energy_Production

161. Direct seawater electrolysis for green hydrogen production ..., accesată pe mai 7, 2025, https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2025/ee/d5ee01093d

162. accesată pe ianuarie 1, 1970, https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/seawater-desalination

163. (PDF) Chemistry Challenges in Geothermal Power Generation, accesată pe mai 7, 2025, https://www.researchgate.net/publication/283084139_Chemistry_Challenges_in_Geothermal_Power_Generation

164. accesată pe ianuarie 1, 1970, https://www.osti.gov/servlets/purl/1505438

165. salinity geothermal brine: Topics by Science.gov, accesată pe mai 7, 2025, https://www.science.gov/topicpages/s/salinity+geothermal+brine

166. High Performance Alloys for Seawater Service - Haynes International, accesată pe mai 7, 2025, https://haynesintl.com/en/high-performance-alloys-for-seawater-service/

167. Steam Turbine Blade Material - EMS Power Machines, accesată pe mai 7, 2025, https://ems-powermachines.com/steam-turbine-blade-material/

168. Review on Improvement the Turbine Oxidation and Hot Resistant against Corrosion by Nickel–Based Superalloy - MMET.KZ, accesată pe mai 7, 2025, https://mmet.kstu.kz/download/articles/30122024024944_journalFile.pdf

169. Steam Turbine Blade Manufacturers - EMS Power Machines, accesată pe mai 7, 2025, https://ems-powermachines.com/steam-turbine-blade-manufacturers/

170. Corrosion of Tin Base Babbitt Bearings in Marine Steam Turbines - IMarEST, accesată pe mai 7, 2025, https://library.imarest.org/record/270/files/258.pdf

171. Chapter 18 - Steam Turbine Deposition, Erosion, and Corrosion, accesată pe mai 7, 2025, https://www.watertechnologies.com/handbook/chapter-18-steam-turbine-deposition-erosion-and-corrosion

172. Advances in Corrosion of High-Temperature Materials: Interfacial Migration and Alloy Design Strategies - MDPI, accesată pe mai 7, 2025, https://www.mdpi.com/2571-6131/7/4/121

173. Can a superheated steam turbine be run on saturated steam? What will be the operational consequences? - Quora, accesată pe mai 7, 2025, https://www.quora.com/Can-a-superheated-steam-turbine-be-run-on-saturated-steam-What-will-be-the-operational-consequences

174. Superheated Steam Scrubbing and Utilization for Power Generation Ph.D. Dissertation - Georg – Geothermal Research Cluster, accesată pe mai 7, 2025, https://georg.cluster.is/wp-content/uploads/2020/01/phd-thesis_vijay-chauhan.pdf

175. Steam Cycles and ORC: Turbine Technology Explained - - EMS Power Machines, accesată pe mai 7, 2025, https://ems-powermachines.com/steam-cycles-and-orc-turbine-technology-explained/

176. Fundamentals of Industrial Boilers and Steam Generation Systems - ChemTreat, accesată pe mai 7, 2025, https://www.chemtreat.com/water-essentials-handbook-fundamentals-of-industrial-boilers-and-steam-generation-systems/

177. Harnessing Heat with Steam and ORC Turbines - - EMS Power Machines, accesată pe mai 7, 2025, https://ems-powermachines.com/harnessing-heat-with-steam-and-orc-turbines/

178. Chemistry and Corrosion Issues in Supercritical Water Reactors, accesată pe mai 7, 2025, https://www-pub.iaea.org/MTCD/publications/PDF/P1500_CD_Web/htm/pdf/topic5/5S12_V.%20Yurmanov.pdf

179. Supercritical water reactor - Wikipedia, accesată pe mai 7, 2025, https://en.wikipedia.org/wiki/Supercritical_water_reactor

180. A Thermodynamics Overview of Cogeneration and Combined Cycle Power vs. Conventional Steam Generation, accesată pe mai 7, 2025, https://www.power-eng.com/gas/a-thermodynamics-overview-of-cogeneration-and-combined-cycle-power-vs-conventional-steam-generation/

181. Non Condensing Steam Turbine - EMS Power Machines, accesată pe mai 7, 2025, https://ems-powermachines.com/non-condensing-steam-turbine/

182. www.sfu.ca, accesată pe mai 7, 2025, https://www.sfu.ca/~mbahrami/ENSC%20461/Notes/Vapor%20Power%20Cycles.pdf

183. Steam Power Plant : Exploring the Working Principle, Components, and Diagram, accesată pe mai 7, 2025, https://thermodyneboilers.com/steam-power-station/

184. CHP Technologies: Steam Turbines - Better Buildings Solution Center, accesată pe mai 7, 2025, https://betterbuildingssolutioncenter.energy.gov/sites/default/files/attachments/CHP_Steam_Turbines.pdf

185. The Anthropogenic Salt Cycle - PMC - PubMed Central, accesată pe mai 7, 2025, https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10953805/

186. The desalination process gives us freshwater – at a huge environmental cost, accesată pe mai 7, 2025, https://www.weforum.org/stories/2022/12/desalination-process-freshwater-negative-environmental-cost/

187. Environmental Impact Assessment of Sabalan Geothermal Power Plant NW Iran, accesată pe mai 7, 2025, https://pangea.stanford.edu/ERE/pdf/IGAstandard/SGW/2009/yousefi.pdf

188. Steam Electric Power Generating Effluent Guidelines | US EPA, accesată pe mai 7, 2025, https://www.epa.gov/eg/steam-electric-power-generating-effluent-guidelines

189. Concentrated Solar Heat - NREL, accesată pe mai 7, 2025, https://www2.nrel.gov/csp/concentrated-solar-heat

190. Concentrated Solar Power (CSP) | Focal Line Solar Inc., accesată pe mai 7, 2025, https://flsnova.com/2023/03/10/concentrated-solar-power-csp-2/

191. jinsuncarbon.com, accesată pe mai 7, 2025, https://jinsuncarbon.com/thermal-properties-of-graphite/#:~:text=Thermal%20Conductivity%20of%20Graphite%20in%20High%2DTemperature%20Environments&text=Graphite%20remains%20stable%20even%20in,%E2%80%9D%20in%20high%2Dtemperature%20environments.

192. Thermal Energy Storage: A Review and Exploration of Existing Literature and Systems, accesată pe mai 7, 2025, https://farnam-custom.com/thermal-energy-storage-review

193. Published at Solar Energy Materials and Solar Cells - Erosion wear analysis of heat exchange surfaces in a falling particle-based concentrating solar power system - SolarPACES, accesată pe mai 7, 2025, https://www.solarpaces.org/published-at-solar-energy-materials-and-solar-cells-erosion-wear-analysis-of-heat-exchange-surfaces-in-a-falling-particle-based-concentrating-solar-power-system/

194. Opportunities and Challenges for Renewable Power-to-X | ACS Energy Letters, accesată pe mai 7, 2025, https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.0c02249