EN
Cum oferă sistemele termosolare Demax căldură pentru procese industriale
Potrivirea producției termosolare cu intervalele importante de temperatură din industria (80–400 °C)
McKinsey explică faptul că cea mai mare cerere de încălzire industrială (peste 50%) apare la necesitățile de încălzire sub 400 de grade Celsius. Demax se concentrează, așadar, asupra tehnologiei sale pentru domeniul de temperaturi de până la 400 °C. Acesta este domeniul în care funcționează majoritatea proceselor industriale din Statele Unite ale Americii. Această flexibilitate acoperă diverse industrii, de la uzinele de prelucrare a alimentelor, care au nevoie de temperaturi de încălzire între 100 și 250 de grade, până la producătorii de produse chimice, care operează, de obicei, în jurul valorilor de 300–400 de grade. Designul lor modular asigură faptul că nu se pierde nicio energie, deoarece aceștia satisfac exact cerințele fiecărui proces specific. În plus, oferă o încălzire complet curată pentru sterilizarea echipamentelor, uscarea produselor și desfășurarea proceselor de distilare.
Tehnologia de bază: Integrarea colectorilor parabolici și a tuburilor vidate în matrici modulare de termosolare.
Sistemul Demax integrează două tipuri de tehnologii solare. În primul rând, colectoare cilindro-parabolice care concentrează razele directe ale Soarelui pe tuburi receptoare de căldură, cu temperaturi de ieșire între 150 și 400 de grade Celsius, care funcționează cel mai bine în prezența luminii solare directe. Apoi, sistemul folosește tuburi vidate etanșe, foarte eficiente în captarea căldurii, chiar și atunci când lumina este difuză, fiind excelente pentru aplicațiile la temperaturi mai scăzute. Când sunt implementate ca arhitecturi hibride, studiile arată că eficiența crește cu până la 24 % față de sistemele bazate pe o singură tehnologie. Fiecare modul are o suprafață de aproximativ 500 de metri pătrați și generează aproximativ 0,5 megawați de energie termică. Această concepție modulară permite firmelor să instaleze unitățile treptat, pe măsură ce cerințele lor de producție cresc sau pe măsură ce uzinele lor sunt modernizate.
De ce CSP-ul cu concentrație scăzută este mai potrivit pentru utilizările industriale ale energiei termice solare
Avantaje comparativ cu CSP-ul cu concentrație ridicată: Funcționare mai eficientă la temperaturi < 250 °C, întreținere și exploatare (O&M) mai ieftină, performanță superioară în condiții de sarcină parțială
În ceea ce privește temperaturile de funcționare, în jurul valorii de aproximativ 250 °C, sistemele CSP cu concentrație scăzută sunt superioare celor cu concentrație ridicată, deoarece oferă o eficiență termică îmbunătățită în aplicațiile cu abur, inclusiv în procesarea alimentelor și în colorarea textilului, cu aproximativ 15–25%. Motivul acestui avantaj este că sistemele CSP cu concentrație scăzută folosesc optică și sisteme de urmărire mai puțin complexe, ceea ce implică, de asemenea, o complexitate operațională zilnică redusă; acest lucru conduce, la rândul său, la o reducere cu 30% a costurilor de întreținere operațională, la o reducere semnificativă a timpului de nefuncționare pentru întreținere și la o producție constantă de energie termică, chiar și în condiții variabile de radiație solară pe parcursul zilei. Un studiu privind stabilitatea termofluidului realizat în 2023 a demonstrat că uzinele pot funcționa termic rapid în timpul zilei și pot fi, de asemenea, termic flexibile în zilele înnorate.
Filozofia de design a Demax se concentrează pe fiabilitate, integrarea termică, scalabilitatea modulară și metoda de livrare termică directă, care minimizează pierderile în timpul conversiei electrice.
Echipa de inginerie a Demax se concentrează asupra a trei domenii specifice în cadrul proiectelor sale. În primul rând, metodele de livrare care folosesc exclusiv energia termică. Aceștia au înregistrat faptul că aproximativ 97% din energia solară captată este utilizată în captarea directă termică, ceea ce reprezintă un rezultat impresionant comparativ cu alte metode. În al doilea rând, concepția modulară a panourilor lor solare termice permite extinderea ușoară a sistemului, eliminând astfel necesitatea unor modificări ample ale proiectării sistemului. Instalările de mică scară încep de la 500 kWth, dar pot fi extinse până la mai mulți megawați. În plus, componentele sistemului pot funcționa continuu, zi de zi. Testările în condiții reale au demonstrat că componentele lor suferă o degradare de sub 1% pe an, chiar și în condiții extreme de funcționare. Această combinație de alegeri de proiectare permite producătorilor să obțină cele mai importante caracteristici ale sistemelor lor: generarea constantă și fiabilă a energiei termice, fără complicațiile asociate sistemelor convenționale.
Integrarea sistemelor solare termice cu procesele industriale
Exemplu: Sistem solar termic de 1,8 MWth care furnizează abur la 125°C pentru procesarea alimentelor în Spania (2023)
În 2023, o uză de prelucrare a alimentelor din Spania, echipată cu un sistem solar termic Demax de 1,8 MWth, a fost prima de acest tip din țară capabilă să producă abur la temperatura de 125°C necesară sterilizării și curățării cu abur. Acest sistem este integrat într-una dintre instalațiile existente de cazane ale companiei și dispune de un mare panou solar cu tuburi vidate, având o suprafață de 2300 m², care a permis o reducere a consumului de gaz natural de aproximativ 28%. Această configurație conduce la o reducere anuală de aproximativ 420 de tone metrice de emisii de CO₂. În plus, datorită iradiației solare ridicate din Spania și prețurilor competitive ale energiei industriale, a fost viabilă din punct de vedere financiar exploatarea sistemului la capacitate maximă, deoarece investiția s-a amortizat economic în mai puțin de 5 ani. Această situație este deosebit de avantajoasă pentru companiile al căror consum major de energie termică are loc în timpul zilei și coincide cu disponibilitatea energiei solare termice.
Depășirea intermitenței: stocarea termică bazată pe PCM care asigură o furnizare reglabilă de căldură timp de 6–10 ore
Stocarea termică cu materiale cu schimbare de fază (PCM) contribuie la rezolvarea problemei intermitenței energiei solare în domeniul industrial. Un exemplu în acest sens este fabrica spaniolă care utilizează capsule cu PCM pe bază de hidrat de sare. Aceste PCM absorb excesul de căldură la aproximativ 118 grade Celsius și eliberează căldura stocată sub formă de abur într-un moment ulterior, permițând funcționarea fabricii în timpul nopții fără a recurge la combustibili fosili pentru rezervă. Această fabrică a atins, de asemenea, un grad de utilizare anuală a energiei solare de aproximativ 92 %, semnificativ mai mare decât valoarea tipică de 60–70 % înregistrată la alte instalații care folosesc energia termică solară fără nicio soluție de stocare. Tehnologia PCM a reprezentat cu adevărat o schimbare fundamentală pentru producătorii din domeniile alimentar, farmaceutic și chimic, unde asigurarea unei surse constante de căldură este esențială pentru desfășurarea operațiunilor.
Întrebări frecvente
În ce interval de temperaturi sunt concepute sistemele termice solare Demax?
Sistemele termice solare Demax sunt concepute pentru necesitățile de încălzire industrială până la 400 de grade Celsius.
De ce este preferată CSP cu concentrație scăzută pentru aplicațiile industriale sub 250°C?
Peste 250 de grade Celsius, costurile operaționale și de întreținere, precum și posibilele fluctuații ale puterii termice furnizate, reprezintă probleme. Sub 250 de grade Celsius, sistemele CSP cu concentrație scăzută sunt mai ieftine de operat și întreținut, iar eficiența lor este superioară în îndeplinirea cerințelor constante de putere termică, deoarece variațiile și fluctuațiile puterii termice de intrare provenite din radiația solară nu constituie o problemă.
Care sunt tehnologiile de bază din sistemele termosolare Demax?
Demax dispune de matrici termosolare modulare care combină colectoare cilindro-parabolice și tuburi vidate. Această integrare tehnologică conduce la o creștere a eficienței cu 24%, comparativ cu sistemele care funcționează folosind o singură tehnologie.
Cum se integrează sistemul Demax în procesele industriale existente?
Cu sistemul Demax, procesele industriale existente rămân neschimbate, deoarece modificările se aplică doar sistemelor de cazane. Această schimbare permite proceselor să utilizeze mai puțin gaz natural și să emită cantități mai mici de carbon.