211service.com
Hoe warmte van de zon kan helpen bij het opruimen van staal en cement
De zonnethermische site van Heliogen in Lancaster, Californië. Met dank aan Heliogen
In de loop der jaren hebben diverse startups en onderzoeksgroepen de belofte van thermische zonne-installaties verkondigd, die een groot aantal spiegels gebruiken om zonlicht te concentreren en elektriciteit te produceren uit de resulterende warmte. Maar het veld heeft moeite om goedkope stroom te produceren en voet aan de grond te krijgen op de markt, zelfs nu de prijs van zonnepanelen is gedaald.
Serie-ondernemer Bill Gross blijft echter een echte gelovige in de technologie. Op dinsdag Gross, de voorzitter van de Idealab-incubator en CEO van een eerder zonnewarmtebedrijf eSolar, kondigde een onderneming aan die het elektriciteitsgedeelte overslaat en de warmte rechtstreeks in industriële processen gebruikt.
Heliogen is van plan hogere temperaturen te bereiken dan eerdere commerciële fabrieken - genoeg warmte om dingen als cement, staal en waterstof te produceren. De hoop is dat deze zonnewarmte de fossiele brandstoffen kan vervangen die gewoonlijk nodig zijn om de nodige reacties op gang te brengen, waardoor de uitstoot van broeikasgassen die tijdens het proces worden geproduceerd, wordt verminderd.
Als het werkt zoals gehoopt, zou het een cruciaal stuk kunnen zijn in de decarbonisatiepuzzel. Een Oktober rapport van het Center for Global Energy Policy van Columbia University ontdekte dat het verbranden van fossiele brandstoffen om warmte te produceren voor industriële processen ongeveer 10% van de wereldwijde uitstoot van kooldioxide produceert, meer dan alle auto's ter wereld.
Er zouden echter beperkingen zijn aan waar en hoe deze technologie zou kunnen worden toegepast. Geconcentreerde zonne-installaties werken over het algemeen alleen in zeer zonnige gebieden en je kunt geen warmte over lange afstanden vervoeren. Dus industriële bedrijven die van dit proces willen profiteren, moeten mogelijk nieuwe fabrieken bouwen in de buurt van deze thermische zonne-installaties, of omgekeerd.
Het midden van de woestijn is niet typisch een industrieel centrum, zegt Julio Friedmann, senior onderzoeker bij het Center for Global Energy Policy en hoofdauteur van het rapport.
Heliogen, gevestigd in Pasadena, Californië, moet nog steeds aantonen dat de technologie zal werken zoals wordt beweerd, en tegen concurrerende kosten. Het bedrijf heeft ongeveer 25 mensen in dienst, maar wil niet zeggen hoeveel geld het heeft opgehaald.
Een standaard thermische zonne-installatie haalt temperaturen van iets onder de 600 ˚C om een medium als gesmolten zout te verwarmen. Dat wordt op zijn beurt gebruikt om water om te zetten in stoom, die de turbine aandrijft die elektriciteit produceert.
De truc van Heliogen is om camera's met een hoge resolutie en computer vision-software te gebruiken om kleine aanpassingen aan elk van zijn spiegels aan te brengen, waarbij elke zonnestraal op één enkel klein punt wordt uitgelijnd.
Het bedrijf heeft al een kleine thermische zonne-energiecentrale gebouwd in Lancaster, Californië, die temperaturen van meer dan 1.000 ˚C heeft bereikt. Gross zegt dat het de eerste keer is dat dergelijke temperaturen worden bereikt in een commerciële faciliteit, en het persbericht verkondigt dat het een unieke wetenschappelijke prestatie is. Maar waarnemers in het veld merken op dat andere commerciële en onderzoeksgroepen vergelijkbare temperaturen hebben bereikt, althans in beperkte experimenten, en dat in ieder geval het lastiger is om systemen te ontwikkelen die de warmte kunnen weerstaan, vasthouden en overbrengen.
Heliogen zegt dat het verschillende media kan gebruiken, waaronder keramische deeltjes, om warmte te transporteren naar de plaatsen waar industriële processen worden uitgevoerd. Bepaalde eenstapsprocessen, zoals de productie van kalk, kunnen echter direct ter plaatse worden verwarmd door de zonnespiegels.
Maar de startup zal ook temperaturen boven de 1.000 ˚C moeten bereiken (en behouden) om enkele van de genoemde toepassingen uit te voeren. Stalen hoogovens werken bij ongeveer 1.100 ˚C, terwijl cementovens werken bij ongeveer 1.400 ˚C, merkt het Centre for Global Energy Policy op. En om water te splitsen om waterstof te maken, zijn temperaturen rond de 1.500 ˚C nodig, zegt Heliogen.
Gross zegt dat de technologie het volledig mogelijk maakt om dat te bereiken, en dat het bedrijf volgend jaar naar dat doel zal werken. Maar een technologische roadmap is geen demonstratie.
Waterstof, dat meestal wordt gewonnen uit aardgas, wordt gebruikt in tal van industriële processen, waaronder de productie van ammoniak voor meststoffen. Een schone vorm zou de uitstoot in die sectoren kunnen verminderen, direct als brandstof kunnen werken of worden gecombineerd met koolstofdioxide om meer energierijke brandstoffen te produceren.
Gezien de geografische beperkingen is het niet waarschijnlijk dat thermische zonne-energie de bestaande industriële activiteiten op korte termijn zal verdringen, zegt Friedmann. Maar het zou een emissiearm alternatief kunnen bieden voor extra groei in deze sectoren, vooral in gebieden met een sterk klimaatbeleid, zegt hij.