EN
Kuinka Demaxin aurinkolämmön järjestelmät tuottavat teollista prosessilämpöä
Aurinkolämmön tuoton sovittaminen tärkeisiin teollisiin lämpötila-alueisiin (80–400 °C)
McKinsey selittää, että teollisen lämmityksen suurin kysyntä (yli 50 %) liittyy lämpötilavaatimuksiin, jotka ovat alle 400 °C. Demax keskittää siksi teknologiansa juuri 400 °C:n lämpötila-alueelle. Tässä lämpötila-alueessa toimii suurin osa Yhdysvalloissa käytetyistä teollisista prosesseista. Tämä joustavuus kattaa eri teollisuudenalat: esimerkiksi elintarviketeollisuuden prosessit vaativat lämmitystä 100–250 asteen välillä, kun taas kemianvalmistajat tyypillisesti toimivat noin 300–400 asteen lämpötiloissa. Niiden modulaarinen rakenne tarkoittaa, ettei energiaa tuhlaudu, sillä se täyttää minkä tahansa tietyn prosessin vaatimukset. Lisäksi he tarjoavat täysin puhdasta lämmitystä esimerkiksi laitteiden sterilointiin, tuotteiden kuivaamiseen ja tislausprosessien ajamiseen.
Ydintekniikka: paraabelisten kaarien ja tyhjiöputkien integrointi modulaarisissa aurinkolämmön keräinjärjestelmissä.
Demax-järjestelmä integroi kaksi aurinkoteknologian tyyppiä. Ensimmäiseksi paraboliset kaarevat särmiöt, jotka keskittävät auringon suorat säteet lämmönottoputkiin, joiden lähtölämpötila on 150–400 °C ja jotka toimivat parhaiten suorassa auringonvalossa. Toiseksi järjestelmä käyttää tyhjiöitettyjä, tiukasti suljettuja putkia, jotka ovat erinomaisia lämmön keräämisessä myös hajavalossa, mikä tekee niistä erinomaisia alhaisemman lämpötilan sovelluksiin. Kun järjestelmiä toteutetaan hybridirakenteina, tutkimusten mukaan hyötysuhde paranee jopa 24 % verrattuna yksiteknologisiin järjestelmiin. Jokainen moduuli on noin 500 neliömetriä suuri ja tuottaa noin 0,5 megawattia lämpöenergiaa. Tämä modulaarinen rakenne mahdollistaa yritysten vaiheittaisten yksiköiden asentamisen, kun tuotantovaatimukset kasvavat tai kun tehtaat päivitetään.
Miksi alhaisen keskittämisasteen aurinkolämpövoimalat ovat paremmin soveltuvia teollisiin aurinkolämpösovelluksiin
Etujat verrattuna korkean keskittämisasteen aurinkolämpövoimaloihin: Tehokkaampi toiminta <250 °C:n lämpötiloissa, alhaisemmat käyttö- ja huoltokustannukset sekä parempi suorituskyky osittaiskuormituksen olosuhteissa
Kun kyseessä ovat käyttölämpötilat noin 250 °C:n tienoilla, alhaisen keskittämisasteikon aurinkolämpövoimalat (CSP) ovat parempia kuin korkean keskittämisasteikon aurinkolämpövoimalat, koska ne tarjoavat noin 15–25 %:n verran parantunutta lämpötehokkuutta höyrysovelluksissa, kuten elintarviketeollisuudessa ja tekstiilien värjäyksessä. Tämän syy on se, että alhaisen keskittämisasteikon CSP-järjestelmät käyttävät yksinkertaisempia optiikkaa ja seurantajärjestelmiä, mikä tarkoittaa myös pienempää päivittäistä käyttökompleksisuutta. Tämä johtaa 30 %:n vähentymiseen käyttöön liittyvissä huoltokustannuksissa, merkittävään vähentymiseen huoltotauoissa sekä jatkuvuuteen lämpöenergiantuotannossa riippumatta päivän aikana vaihtelevista aurinkosäteilyolosuhteista. Vuonna 2023 tehty termofluidin stabiiliustutkimus osoitti, että teollisuuslaitokset voivat toimia lämpöteknisesti nopeasti päivän aikana ja samalla säilyttää lämpöteknisen joustavuutensa pilvisinä päivinä.
Demaxin suunnittelufilosofia keskittyy luotettavuuteen, lämmön integrointiin, modulaariseen laajennettavuuteen ja suoraan lämmönsiirtoon, joka minimoi tappiot sähkömuunnoksen aikana.
Demaxin insinöörimiehistö keskittyy suunnittelussaan kolmeen tiettyyn alueeseen. Ensinnäkin lämmönvaihtomenetelmiin, jotka perustuvat pelkästään lämpöenergiaan. He ovat havainneet, että suurin osa – noin 97 % – kerätystä aurinkoenergiasta hyödynnetään suorassa lämpöenergian keruussa, mikä on erinomainen tulos verrattuna muihin menetelmiin. Toiseksi niiden aurinkolämpöjärjestelmien modulaarinen rakenne mahdollistaa järjestelmän helppoon laajentamisen ilman, että järjestelmän suunnittelua tarvitsee muuttaa merkittävästi. Pienimuotoiset asennukset alkavat 500 kWth:stä, mutta niitä voidaan laajentaa useisiin megawatteihin. Lisäksi järjestelmän komponentteja voidaan käyttää jatkuvasti päivä päältä päivälle. Käytännön kenttätestit ovat osoittaneet, että niiden komponenteissa esiintyy vähemmän kuin 1 %:n suuruista heikkenemistä vuodessa, jopa äärimmäisissä käyttöolosuhteissa. Tämä suunnitteluratkaisujen yhdistelmä mahdollistaa valmistajille tärkeimmät järjestelmänsä ominaisuudet: johdonmukaisen ja luotettavan lämpöenergian tuotannon ilman perinteisten järjestelmien aiheuttamaa vaivaa.
Aurinkolämmön hyödyntäminen teollisuusprosesseissa
Esimerkki: 1,8 MWth:n aurinkolämpöjärjestelmä, joka tuottaa 125 °C:n höyryä elintarviketeollisuudessa Espanjassa (2023)
Vuonna 2023 Espanjassa toimiva elintarviketeollisuuden tehdas, johon oli asennettu 1,8 MWth:n Demax-aurinkolämpöjärjestelmä, oli maan ensimmäinen tällainen laitos, joka pystyi tuottamaan höyryä 125 °C:n lämpötilassa, joka vaaditaan elintarvikkeiden sterilointiin ja höyryn puhdistukseen. Tämä järjestelmä on integroitu yhteen yrityksen olemassa olevista kattilajärjestelmistä ja se sisältää suuren 2300 m²:n aurinkoabsorboivan putkikentän, joka mahdollisti luonnonkaasun kulutuksen vähentämisen noin 28 prosentilla. Tämä ratkaisu johtaa vuosittaiseen hiilidioksidipäästöjen vähentämiseen noin 420 metrisellä tonnilla. Lisäksi Espanjan korkea aurinkosäteily ja kilpailukykyiset teollisuusenergian hinnat tekivät järjestelmän taloudellisesti kannattavaksi käyttää täydellä teholla, sillä asennuksen taloudellinen takaisinmaksuaika oli alle viisi vuotta. Tämä on erityisen edullista niille yrityksille, joiden suurin osa lämmön tarpeesta kohtaa päivän aikana ja osuu yhteen aurinkolämpöenergian saatavuuden kanssa.
Epäjatkuvuuden voittaminen: PCM-pohjainen lämmöntallennus mahdollistaa 6–10 tunnin kestävän lämmön toimituksen
Vaiheenmuutostekniikkaa (PCM) hyödyntävä lämmöntallennus auttaa ratkaisemaan aurinkoenergian epäjatkuvuusongelman teollisessa käytössä. Esimerkkinä tästä on espanjalainen tehdas, joka käyttää suolahydraattipohjaisia PCM-kapseleita. Nämä PCM:t ottavat talteen ylimääräisen lämmön noin 118 asteen lämpötilassa ja vapauttavat varatun lämmön myöhemmin höyrynä, mikä mahdollistaa tehtaan toiminnan yöllä ilman fossiilisia polttoaineita varavoimana. Tämä tehdas on saavuttanut myös noin 92 %:n vuosittaisen aurinkoenergian käytön, mikä on huomattavasti korkeampi kuin muiden laitosten tyypillinen 60–70 %:n käyttöaste, jotka käyttävät aurinkolämpöä ilman mitään tallennusta. PCM-teknologia on ollut todellinen pelinmuuttaja elintarvike-, lääke- ja kemiateollisuuden valmistajille, joille vakaa lämmön toimitus on kriittisen tärkeää toiminnan kannalta.
UKK
Mihin lämpötila-alueeseen Demaxin aurinkolämpöjärjestelmät on suunnattu?
Demaxin aurinkolämpöjärjestelmät on suunnattu teolliseen lämmitykseen, jossa vaaditaan lämpötiloja jopa 400 astetta Celsius-asteikolla.
Miksi alhaisen konsentraation aurinkolämpöjärjestelmiä (CSP) suositellaan teollisuussovelluksiin, joiden lämpötila on alle 250 °C?
Yli 250 asteen lämpötiloissa käyttö- ja huoltokustannukset sekä mahdolliset lämmön tuotannon vaihtelut ovat ongelmia. Alle 250 asteen lämpötiloissa alhaisen konsentraation CSP-järjestelmät ovat halvempia käyttää ja huoltaa, ja ne ovat tehokkaampia täyttämään vakion lämmön tuotannon vaatimukset, sillä aurinkovalon tuoman lämmön alennukset ja vaihtelut eivät ole ongelma.
Mitkä ovat Demaxin aurinkolämpöjärjestelmien ydinteknologiat?
Demaxilla on modulaarisia aurinkolämpöjärjestelmiä, jotka yhdistävät paraabeliputket ja tyhjiöputket. Tämä teknologinen integraatio johtaa 24 prosentin tehonlisäyksen verrattuna järjestelmiin, jotka toimivat vain yhden teknologian avulla.
Kuinka Demax-järjestelmä integroituu olemassa oleviin teollisiin prosesseihin?
Demax-järjestelmän avulla olemassa olevat teollisuusprosessit pysyvät muuttumattomina, sillä muutokset tehdään ainoastaan kattilajärjestelmiin. Tämä muutos mahdollistaa prosessien käyttää vähemmän maakaasua ja aiheuttaa pienempiä hiilidioksidipäästöjä.