EN
Hoe Demax zonne-thermische systemen industriële proceswarmte leveren
Aanpassing van de zonne-thermische opbrengst aan belangrijke industriële temperatuurbereiken (80–400 °C)
McKinsey legt uit dat de grootste vraag naar industriële verwarming (meer dan 50%) optreedt bij verwarmingsbehoeften onder de 400 graden Celsius. Demax richt zich daarom op hun technologie voor het bereik tot 400 °C. Dit is het temperatuurbereik waarbinnen de meeste industriële processen in de Verenigde Staten opereren. Deze flexibiliteit strekt zich uit over verschillende sectoren, van voedingsverwerkende bedrijven met verwarmingsbehoeften tussen de 100 en 250 graden tot chemische fabrikanten die doorgaans werken rond de 300 tot 400 graden. Dankzij hun modulaire ontwerp wordt er geen energie verspild, aangezien zij precies voldoen aan de vereisten van elk specifiek proces. Bovendien bieden zij volledig schone verwarming voor de sterilisatie van apparatuur, het drogen van producten en het uitvoeren van destillatieprocessen.
Kerntechnologie: Integratie van parabolische troggen en geëvacueerde buizen in modulaire zonthermische arrays.
Het Demax-systeem integreert twee soorten zonnetechnologieën. Ten eerste parabolische troggen die de directe zonnestralen concentreren op warmteontvangerbuizen met temperaturen van 150 tot 400 graden Celsius, die het beste presteren onder direct zonlicht. Vervolgens gebruikt het systeem vacuümgeïsoleerde geëvacueerde buizen die uitstekend geschikt zijn voor warmteopvang, zelfs bij diffuus licht, en die bijzonder geschikt zijn voor toepassingen bij lagere temperaturen. Wanneer deze technologieën worden gecombineerd in hybride architecturen, blijkt uit onderzoek dat het rendement met maximaal 24% hoger is dan bij systemen die slechts één technologie gebruiken. Elke module heeft een oppervlakte van ongeveer 500 vierkante meter en genereert ongeveer 0,5 megawatt thermische energie. Dit modulaire ontwerp stelt bedrijven in staat om de units trapsgewijs te implementeren naarmate hun productiebehoeften toenemen of hun installaties worden geüpgraded.
Waarom laag-concentrerende CSP beter geschikt is voor industriële zonnewarmte-toepassingen
Voordelen ten opzichte van hoog-concentrerende CSP: Hoger rendement bij <250 °C, lagere O&M-kosten, superieure prestaties bij gedeeltelijke belasting
Bij bedrijfstemperaturen van ongeveer 250 °C is CSP met lage concentratie superieur aan CSP met hoge concentratie, omdat het een verbeterde thermische efficiëntie oplevert in stoomtoepassingen — zoals voedselverwerking en textielverfprocedures — met ongeveer 15 tot 25%. De reden hiervoor is dat CSP met lage concentratie minder ingewikkelde optische systemen en volgsystemen gebruikt, wat ook betekent dat de dagelijkse bedrijfscomplexiteit lager is. Dit resulteert op zijn beurt in een 30% lagere onderhoudskost voor bedrijfsvoering, een aanzienlijke vermindering van de onderhoudsstilstandtijd en een consistente thermische energieproductie, ondanks wisselende zonnestralingsomstandigheden gedurende de dag. Een studie naar de thermische vloeistofstabiliteit uit 2023 toonde aan dat fabrieken overdag snel thermisch kunnen opwarmen en ook thermisch flexibel blijven tijdens bewolkte dagen.
Demax' ontwerpfilosofie richt zich op betrouwbaarheid, thermische integratie, modulaire schaalbaarheid en een directe thermische afvoermethode die verliezen tijdens de elektrische omzetting tot een minimum beperkt.
Het engineeringteam van Demax richt zich in hun ontwerpen op drie specifieke gebieden. Ten eerste leveringsmethoden die uitsluitend thermisch zijn. Zij hebben vastgesteld dat ongeveer 97% van de gevangen zonne-energie wordt gebruikt voor directe thermische opvang, wat indrukwekkend is vergeleken met andere methoden. Ten tweede maakt het modulaire ontwerp van hun zonnethermische arrays een eenvoudige uitbreiding van het systeem mogelijk, waardoor uitgebreide wijzigingen in het systeemontwerp overbodig worden. Kleinschalige installaties beginnen bij 500 kWth, maar kunnen worden uitgebreid tot meerdere megawatt. Bovendien kunnen de systeemonderdelen dag na dag continu worden bedreven. Praktijktests hebben aangetoond dat hun onderdelen minder dan 1% afname per jaar vertonen, zelfs onder extreme bedrijfsomstandigheden. Deze combinatie van ontwerpkeuzes stelt de fabrikanten in staat de belangrijkste aspecten van hun systemen te realiseren: consistente en betrouwbare thermische energieopwekking zonder de nadelen van conventionele systemen.
Integratie van zonthermische systemen met industriële processen
Voorbeeld: Zonthermisch systeem van 1,8 MWth dat stoom van 125 °C levert voor voedselverwerking in Spanje (2023)
In 2023 was een voedingsmiddelenverwerkingsfabriek in Spanje, uitgerust met een 1,8 MWth Demax zonne-thermisch systeem, de eerste van zijn soort in het land die stoom kon produceren bij de 125 °C die vereist zijn voor de sterilisatie en reiniging van de stoom. Dit systeem is geïntegreerd met één van de bestaande ketelsystemen van het bedrijf en beschikt over een grote vacuümbuiszonnecollector van 2300 m², waarmee een vermindering van het aardgasgebruik met ongeveer 28% werd bereikt. Deze opstelling leidt tot een jaarlijkse reductie van ongeveer 420 metrische ton CO2-emissies. Bovendien was het, gezien de hoge zonnestraling in Spanje en de concurrerende industriële energietarieven, financieel haalbaar voor het bedrijf om het systeem volledig te belasten, aangezien de installatie zich economisch binnen minder dan vijf jaar terugverdiende. Dit is met name voordelig voor bedrijven waarvan het grootste deel van de thermische energievraag overdag plaatsvindt en samenvalt met de beschikbaarheid van zonne-thermische energie.
Overwinnen van wisselendheid: thermische opslag op basis van PCM voor een inzetbare warmtevoorziening van 6–10 uur
Thermische opslag met fasewisselmaterialen (PCM) helpt het probleem van de wisselendheid van zonne-energie voor industrieel gebruik aan te pakken. Een voorbeeld hiervan is de Spaanse fabriek die PCM-capsules op basis van zouthydraten gebruikt. Deze PCMs absorberen overtollige warmte bij ongeveer 118 graden Celsius en geven de opgeslagen warmte later vrij als stoom, waardoor de fabriek ’s nachts kan blijven draaien zonder fossiele brandstoffen als back-up. Deze fabriek heeft ook een jaarlijks zonne-energiegebruik van ongeveer 92% bereikt, aanzienlijk hoger dan het typische percentage van 60–70% bij andere installaties die zonnewarmte gebruiken zonder opslag. PCM-technologie is een echte game-changer geweest voor fabrikanten in de voedings-, farmaceutische en chemische industrie, waar een constante warmtevoorziening cruciaal is voor de productieprocessen.
Veelgestelde vragen
Welk temperatuurbereik hebben Demax-zonnewarmtesystemen als doel?
Demax-zonnewarmtesystemen zijn gericht op industriële verwarmingsbehoeften tot 400 graden Celsius.
Waarom wordt CSP met lage concentratie verkozen voor industriële toepassingen onder 250 °C?
Boven 250 graden Celsius zijn de bedrijfs- en onderhoudskosten, evenals mogelijke schommelingen in de warmteafgifte, problemen. Onder 250 graden Celsius zijn CSP-systemen met lage concentratie goedkoper in bedrijf en onderhoud, en zijn ze effectiever in het voldoen aan constante warmteafgave-eisen, aangezien lagere waarden en schommelingen in de warmte-input van zonlicht geen probleem vormen.
Wat zijn de kerntechnologieën in de zonthermische systemen van Demax?
Demax beschikt over modulaire zonthermische arrays die parabolische troggen en geïsoleerde buizen combineren. Deze technologische integratie leidt tot een efficiëntiewinst van 24 procent ten opzichte van systemen die uitsluitend op één technologie werken.
Hoe integreert het Demax-systeem zich in bestaande industriële processen?
Met het Demax-systeem blijven bestaande industriële processen ongewijzigd, aangezien wijzigingen alleen worden aangebracht in de ketelsystemen. Deze aanpassing stelt processen in staat minder aardgas te gebruiken en minder koolstof uit te stoten.