Jak ciepło słoneczne może pomóc w oczyszczeniu stali i cementu?

Słoneczna elektrownia termalna Heliogen w Lancaster w Kalifornii. Dzięki uprzejmości Heliogena

Przez lata różne start-upy i grupy badawcze trąbiły obietnicę słonecznych elektrowni cieplnych, które wykorzystują szeroką gamę luster do skupiania światła słonecznego i wytwarzania energii elektrycznej z powstałego ciepła. Ale branża walczyła o produkcję taniej energii i zdobycie przyczółka na rynku, mimo że cena paneli słonecznych gwałtownie spadła.

Jednak seryjny przedsiębiorca Bill Gross pozostaje prawdziwym wyznawcą technologii. We wtorek Gross, prezes inkubatora Idealab i dyrektor generalny wcześniejszej firmy solarno-termalnej eSolar, ogłosił przedsięwzięcie, które pomija część elektryczną i wykorzystuje ciepło bezpośrednio w procesach przemysłowych.

Heliogen planuje osiągnąć wyższe temperatury niż w poprzednich zakładach komercyjnych — wystarczająco dużo ciepła do produkcji takich rzeczy jak cement, stal i wodór. Istnieje nadzieja, że ​​ciepło słoneczne może zastąpić paliwa kopalne zwykle wymagane do wywołania niezbędnych reakcji, zmniejszając emisje gazów cieplarnianych powstających w tym procesie.

Jeśli zadziała zgodnie z oczekiwaniami, może stanowić kluczowy element układanki dekarbonizacji. jakiś Raport październikowy z Centrum Globalnej Polityki Energetycznej Uniwersytetu Columbia stwierdził, że spalanie paliw kopalnych w celu produkcji ciepła do procesów przemysłowych powoduje około 10% globalnej emisji dwutlenku węgla, więcej niż wszystkie samochody na świecie.

Istniałyby jednak ograniczenia co do miejsca i sposobu zastosowania tej technologii. Skoncentrowane rośliny słoneczne działają na ogół tylko na bardzo nasłonecznionych obszarach i nie można przesyłać ciepła na duże odległości. Tak więc firmy przemysłowe, które chcą skorzystać z tego procesu, mogą być zmuszone do budowy nowych elektrowni w pobliżu tych elektrowni słonecznych lub odwrotnie.

Środek pustyni nie jest typowym ośrodkiem przemysłowym, mówi Julio Friedmann, starszy naukowiec w Centrum Globalnej Polityki Energetycznej i główny autor raportu.

Heliogen z siedzibą w Pasadenie w Kalifornii wciąż musi wykazać, że technologia będzie działać tak, jak twierdzi, i po konkurencyjnych kosztach. Firma zatrudnia około 25 osób, ale odmawia ujawnienia, ile zebrała pieniędzy.

Standardowa elektrownia słoneczna osiąga temperatury nieco poniżej 600 ˚C, aby ogrzać medium takie jak stopiona sól. To z kolei służy do przekształcania wody w parę, która napędza turbinę wytwarzającą energię elektryczną.

Sztuczka Heliogena polega na użyciu kamer o wysokiej rozdzielczości i oprogramowania do widzenia komputerowego, aby dokonać niewielkich korekt w każdym z jego luster, wyrównując każdy promień słońca w jednym, malutkim punkcie.

Firma zbudowała już małą termiczną elektrownię słoneczną w Lancaster w Kalifornii, która osiąga temperatury powyżej 1000 ˚C. Gross twierdzi, że po raz pierwszy taka temperatura została osiągnięta w obiekcie komercyjnym, a komunikat prasowy głosi, że jest to wyjątkowe osiągnięcie naukowe. Jednak obserwatorzy w terenie zauważają, że inne grupy komercyjne i badawcze osiągnęły podobne temperatury, przynajmniej w ograniczonych eksperymentach, i że w każdym razie trudniejszą częścią jest opracowanie systemów, które mogą wytrzymać, zatrzymać i przenosić ciepło.

Heliogen twierdzi, że może wykorzystywać różne media, w tym cząstki ceramiczne, do przesyłania ciepła do miejsc, w których prowadzone są procesy przemysłowe. Jednak niektóre procesy jednoetapowe, takie jak produkcja wapna, mogą być ogrzewane bezpośrednio na miejscu przez lustra słoneczne.

Ale startup będzie musiał również osiągnąć (i utrzymać) temperatury powyżej 1000 ˚C, aby wykonać niektóre z wymienionych zastosowań. Wielkie piece stali pracują w temperaturze około 1100˚C, podczas gdy piece cementowe pracują w temperaturze około 1400˚C, zauważa Centrum Globalnej Polityki Energetycznej. A rozszczepianie wody w celu uzyskania wodoru wymagałoby temperatur około 1500 ˚C, mówi Heliogen.

Gross mówi, że technologia w pełni umożliwia osiągnięcie tego celu i firma będzie dążyć do tego celu w przyszłym roku. Ale technologiczna mapa drogowa nie jest demonstracją.

Wodór, który jest zwykle pozyskiwany z gazu ziemnego, jest wykorzystywany w różnych procesach przemysłowych, w tym w produkcji amoniaku do nawozów. Czysta forma mogłaby zmniejszyć emisje w tych sektorach, działać bezpośrednio jako paliwo lub być połączona z dwutlenkiem węgla w celu produkcji paliw o większej gęstości energetycznej.

Biorąc pod uwagę ograniczenia geograficzne, energia słoneczna termiczna prawdopodobnie nie zastąpi w najbliższym czasie istniejących operacji przemysłowych, mówi Friedmann. Ale może stanowić niskoemisyjną alternatywę dla dodatkowego wzrostu w tych sektorach, szczególnie na obszarach o silnej polityce klimatycznej, mówi.

ukryć