Hvordan levererer Demax solvarmesystemer varme til industrielle processer?

Hvordan Demax solvarmesystemer levererer industrielle procesvarmeanvendelser

Tilpasning af solvarmeproduktionen til vigtige industrielle temperaturområder (80–400 °C)

McKinsey forklarer, at den største efterspørgsel efter industriel opvarmning (over 50 %) forekommer ved opvarmningskrav under 400 grader Celsius. Demax fokuserer derfor deres teknologi på området op til 400 °C. Det er her, de fleste industrielle processer i USA opererer. Denne fleksibilitet dækker en række forskellige industrier – fra fødevareforarbejdende anlæg med opvarmningskrav på 100–250 grader til kemiske producenter, der typisk opererer ved ca. 300–400 grader. Deres modulære design betyder, at der ikke spildes energi, da de præcist opfylder kravene til enhver given proces. Desuden leverer de fuldstændig ren opvarmning til sterilisering af udstyr, tørring af produkter og udførelse af destillationsprocesser.

Kerneteknologi: Integration af parabolske trug og vakuumrør i modulære solvarmeanlæg.

Demax-systemet integrerer to typer solteknologier. For det første parabolske trug, der koncentrerer solens direkte stråler på varmeoptagerrør med temperaturer på 150 til 400 grader Celsius, hvilket fungerer bedst under direkte sollys. Derefter bruger systemet vakuumtætte, evakuerede rør, som er fremragende til at opsamle varme, selv når lyset er diffust, og som er fremragende til anvendelser ved lavere temperaturer. Når systemet implementeres som hybride arkitekturer, viser forskning, at effektiviteten stiger op til 24 % i forhold til systemer baseret på én enkelt teknologi. Hver modul er ca. 500 kvadratmeter stor og genererer ca. 0,5 megawatt termisk energi. Denne modulære design gør det muligt for virksomheder at installere enhederne trinvis, enten efterhånden som deres produktionskrav vokser eller når deres anlæg opgraderes.

Hvorfor er solcelleanlæg med lav koncentration bedre egnet til industrielle solvarmeanvendelser

Fordele i forhold til solcelleanlæg med høj koncentration: Mere effektiv drift ved <250 °C, lavere drifts- og vedligeholdelsesomkostninger, bedre ydeevne ved delbelastningsforhold

Når det kommer til driftstemperaturer på omkring 250 °C, er CSP med lav koncentration overlegen CSP med høj koncentration, fordi den kan levere en forbedret termisk effektivitet i dampapplikationer – herunder fødevarebehandling og tekstilfarvning – på ca. 15–25 %. Årsagen hertil er, at CSP med lav koncentration anvender mindre komplicerede optiske systemer og solsporingsystemer, hvilket også betyder mindre daglig driftskompleksitet. Dette resulterer i en reduktion af driftsvedligeholdelsesomkostningerne med 30 %, en betydelig reduktion af vedligeholdelsesnedlukningstid og en konstant termisk energiproduktion, selv under ændrede solstrålingsforhold gennem døgnet. En undersøgelse af termofluiddens stabilitet fra 2023 viste, at fabrikker kan operere termisk hurtigt om dagen og samtidig være termisk fleksible i skyede perioder.

Demax' designfilosofi fokuserer på pålidelighed, termisk integration, modulær skalerbarhed og direkte termisk leveringsmetode, der minimerer tab under elektrisk konvertering.

Ingeniørteamet hos Demax fokuserer på tre specifikke områder i deres design. For det første leveringsmetoder, der udelukkende er termiske. De har registreret, at ca. 97 % af den indfangede solenergi udnyttes til direkte termisk indfangning – en imponerende ydelse i forhold til andre metoder. For det andet gør det modulære design af deres soltermiske anlæg det nemt at udvide systemet, hvilket eliminerer behovet for omfattende ændringer i systemdesignet. Småskala-installationer starter ved 500 kWth, men kan udvides til flere megawatt. Desuden kan systemkomponenterne drives kontinuerligt dag efter dag. Praktiske tests har vist, at deres komponenter oplever mindre end 1 % nedbrydning pr. år, selv under ekstreme driftsforhold. Denne kombination af designvalg giver producenterne de vigtigste fordele ved deres systemer: konsekvent og pålidelig termisk energiproduktion uden de problemer, som konventionelle systemer medfører.

Integration af solvarmesystemer med industrielle processer

Eksempel: Solvarmesystem på 1,8 MWth, der leverer 125 °C damp til fødevareforarbejdning i Spanien (2023)

I 2023 blev en fødevareforarbejdningsanlæg i Spanien, udstyret med et 1,8 MWth Demax solvarmesystem, det første af sin art i landet, der kunne producere damp ved de 125 °C, der kræves til sterilisering og rengøring af dampen. Dette system er integreret med ét af virksomhedens eksisterende kedelanlæg og omfatter en stor 2300 m² solfangeranordning med vakuumrør, der kunne reducere naturgasforbruget med ca. 28 %. Dette setup resulterer i en årlig reduktion af CO2-emissioner på ca. 420 tons. Desuden var det på grund af Spaniens høje solindstråling og konkurrencedygtige industrielle energipriser økonomisk fornuftigt for virksomheden at drive systemet med fuld kapacitet, da installationen var økonomisk selvafbetalt på under fem år. Dette er især fordelagtigt for virksomheder, hvor størstedelen af deres termiske energibehov falder inden for dagsperioden og falder sammen med tilgængeligheden af solvarmeenergi.

Overvinder intermittens: Termisk lagring baseret på PCM, der muliggør en disponibel varmeforsyning i 6–10 timer

Termisk lagring med faseændringsmaterialer (PCM) hjælper med at løse problemet med intermittens ved solenergi til industrielt brug. Et eksempel herpå er den spanske fabrik, der anvender kapsler med salt-hydrat-PCM. Disse PCM’er absorberer overskydende varme ved ca. 118 grader Celsius og frigiver den lagrede varme som damp på et senere tidspunkt, hvilket gør det muligt for fabrikken at køre om natten uden fossile brændstoffer til reserveforsyning. Denne fabrik har også opnået en årlig solenergiudnyttelse på ca. 92 %, væsentligt mere end de typiske 60–70 % hos andre anlæg, der anvender solvarme uden lagring. PCM-teknologien har været en rigtig spilændrer for producenter inden for fødevare-, farmaceutisk og kemisk industri, hvor en konstant varmeforsyning er afgørende for driften.

Ofte stillede spørgsmål

Hvilket temperaturområde sigter Demax solvarmesystemer mod?

Demax solvarmesystemer sigter mod industrielle opvarmningskrav ned til 400 grader Celsius.

Hvorfor foretrækkes CSP med lav koncentration til industrielle anvendelser under 250 °C?

Over 250 grader Celsius er drifts- og vedligeholdelsesomkostningerne samt potentielle svingninger i varmeafgivelsen problemer. Under 250 grader Celsius er CSP-systemer med lav koncentration billigere at drifte og vedligeholde, og de er mere effektive til at opfylde kravene til en stabil varmeafgivelse, da lavt varmetilskud og svingninger i solens indgående varme ikke udgør et problem.

Hvad er kerne-teknologierne i Demax’ solvarmesystemer?

Demax har modulære solvarmeanordninger, der kombinerer parabolske kanaler og vakuumrør. Denne teknologiske integration resulterer i en effektivitetsforbedring på 24 procent i forhold til systemer, der kun anvender én teknologi.

Hvordan integreres Demax-systemet i eksisterende industriprocesser?

Med Demax-systemet forbliver eksisterende industrielle processer uændrede, da ændringer kun foretages i kedelsystemerne. Denne ændring gør det muligt for processerne at bruge mindre naturgas og udlede lavere mængder kulstof.