EN
Cách Hệ thống Nhiệt mặt trời Demax Cung cấp Nhiệt cho Quy trình Công nghiệp
Phù hợp đầu ra nhiệt mặt trời với các dải nhiệt độ quan trọng trong công nghiệp (80–400°C)
McKinsey giải thích rằng nhu cầu cao nhất đối với hệ thống sưởi công nghiệp (trên 50%) phát sinh ở các yêu cầu nhiệt độ dưới 400 độ C. Do đó, Demax tập trung phát triển công nghệ của mình cho dải nhiệt độ 400°C — đây là dải nhiệt độ mà phần lớn quy trình công nghiệp tại Hoa Kỳ vận hành. Tính linh hoạt này bao quát nhiều ngành công nghiệp khác nhau, từ các nhà máy chế biến thực phẩm có yêu cầu nhiệt độ từ 100 đến 250 độ C, đến các nhà sản xuất hóa chất thường vận hành ở khoảng 300–400 độ C. Thiết kế mô-đun của họ đảm bảo không có năng lượng nào bị lãng phí vì hệ thống đáp ứng chính xác yêu cầu nhiệt của từng quy trình cụ thể. Ngoài ra, hệ thống còn cung cấp nguồn nhiệt hoàn toàn sạch cho các quá trình khử trùng thiết bị, sấy sản phẩm và chưng cất.
Công nghệ cốt lõi: Tích hợp các dàn gương parabol dạng rãnh và ống chân không trong các mảng nhiệt mặt trời mô-đun.
Hệ thống Demax tích hợp hai loại công nghệ năng lượng mặt trời. Thứ nhất là các máng parabol tập trung các tia nắng mặt trời trực tiếp lên các ống thu nhiệt, đạt nhiệt độ đầu ra từ 150 đến 400 độ C, hoạt động hiệu quả nhất dưới ánh nắng mặt trời trực tiếp. Tiếp theo, hệ thống sử dụng các ống chân không được hút chân không kín, có khả năng hấp thụ nhiệt rất tốt ngay cả khi ánh sáng khuếch tán, nên rất phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu nhiệt độ thấp. Khi được triển khai dưới dạng kiến trúc lai (hybrid), nghiên cứu cho thấy hiệu suất tăng lên tới 24% so với các hệ thống chỉ sử dụng một công nghệ duy nhất. Mỗi mô-đun có diện tích khoảng 500 mét vuông và tạo ra khoảng 0,5 megawatt năng lượng nhiệt. Thiết kế mô-đun này cho phép các doanh nghiệp triển khai từng đơn vị theo từng giai đoạn, phù hợp với sự gia tăng nhu cầu sản xuất hoặc khi nhà máy được nâng cấp.
Tại sao Công nghệ Tập trung Năng lượng Mặt trời (CSP) có độ tập trung thấp lại phù hợp hơn cho các ứng dụng nhiệt mặt trời công nghiệp
Lợi ích so với CSP có độ tập trung cao: vận hành hiệu quả hơn ở nhiệt độ <250 °C, chi phí bảo trì và vận hành (O&M) thấp hơn, hiệu suất vượt trội trong điều kiện tải một phần
Khi nói đến nhiệt độ vận hành khoảng 250 °C, hệ thống tập trung năng lượng mặt trời (CSP) có nồng độ thấp vượt trội hơn so với hệ thống CSP có nồng độ cao vì nó có khả năng nâng cao hiệu suất nhiệt trong các ứng dụng hơi nước—bao gồm chế biến thực phẩm và nhuộm vải—khoảng 15–25%. Lý do là hệ thống CSP có nồng độ thấp sử dụng quang học và hệ thống định hướng ít phức tạp hơn, từ đó làm giảm độ phức tạp trong vận hành hàng ngày; điều này dẫn đến việc giảm 30% chi phí bảo trì vận hành, giảm đáng kể thời gian ngừng hoạt động để bảo trì và duy trì đầu ra năng lượng nhiệt ổn định, ngay cả khi cường độ bức xạ mặt trời thay đổi trong suốt cả ngày. Một nghiên cứu về độ ổn định nhiệt-chất lỏng được thực hiện năm 2023 cho thấy các nhà máy có thể vận hành ở chế độ nhiệt nhanh vào ban ngày và đồng thời vẫn đảm bảo tính linh hoạt về mặt nhiệt vào những ngày nhiều mây.
Triết lý thiết kế của Demax tập trung vào độ tin cậy, tích hợp nhiệt, khả năng mở rộng theo mô-đun và phương pháp truyền nhiệt trực tiếp nhằm giảm thiểu tổn thất trong quá trình chuyển đổi điện.
Đội ngũ kỹ sư của Demax tập trung vào ba lĩnh vực cụ thể trong thiết kế của họ. Thứ nhất, các phương pháp cung cấp năng lượng chỉ dựa trên nhiệt. Họ đã ghi nhận rằng khoảng 97% năng lượng mặt trời được thu thập được sử dụng cho việc thu nhiệt trực tiếp — một thành tích ấn tượng so với các phương pháp khác. Thứ hai, thiết kế mô-đun của các mảng thu nhiệt mặt trời cho phép mở rộng hệ thống một cách dễ dàng, từ đó loại bỏ nhu cầu thay đổi sâu rộng trong thiết kế hệ thống. Các hệ thống quy mô nhỏ bắt đầu từ 500 kWth, tuy nhiên có thể được mở rộng lên tới nhiều megawatt. Ngoài ra, các thành phần của hệ thống có thể vận hành liên tục ngày này qua ngày khác. Kiểm tra thực tế đã chứng minh rằng các thành phần của họ suy giảm ít hơn 1% mỗi năm, ngay cả trong điều kiện vận hành khắc nghiệt. Sự kết hợp của những lựa chọn thiết kế này giúp nhà sản xuất đạt được những yếu tố quan trọng nhất của hệ thống: khả năng phát điện nhiệt ổn định và đáng tin cậy, không kèm theo những rắc rối thường gặp ở các hệ thống truyền thống.
Tích hợp Hệ thống Nhiệt Mặt trời với Các Quy trình Công nghiệp
Ví dụ: Hệ thống Nhiệt Mặt trời 1,8 MWth cung cấp hơi nước 125°C cho chế biến thực phẩm tại Tây Ban Nha (2023)
Năm 2023, một nhà máy chế biến thực phẩm tại Tây Ban Nha, được trang bị hệ thống nhiệt mặt trời Demax công suất 1,8 MWth, là nhà máy đầu tiên cùng loại tại quốc gia này có khả năng sản xuất hơi nước ở nhiệt độ 125°C cần thiết cho quá trình khử trùng và làm sạch hơi nước. Hệ thống này được tích hợp với một trong những hệ thống lò hơi hiện có của công ty và sở hữu một giàn ống chân không hấp thụ năng lượng mặt trời có diện tích lớn lên tới 2300 m², giúp giảm tiêu thụ khí tự nhiên khoảng 28%. Cấu hình này mang lại mức giảm phát thải CO2 hàng năm khoảng 420 tấn. Hơn nữa, nhờ mức bức xạ mặt trời cao và giá năng lượng công nghiệp cạnh tranh tại Tây Ban Nha, việc vận hành hệ thống ở công suất tối đa là khả thi về mặt tài chính, bởi chi phí lắp đặt được hoàn vốn kinh tế trong vòng chưa đầy 5 năm. Đây là lợi thế đặc biệt đối với các doanh nghiệp mà phần lớn nhu cầu năng lượng nhiệt của họ xảy ra vào ban ngày—thời điểm trùng khớp với sự sẵn có của năng lượng nhiệt mặt trời.
Vượt qua tính gián đoạn: Lưu trữ nhiệt dựa trên vật liệu chuyển pha (PCM) cho phép cung cấp nhiệt có thể điều khiển trong vòng 6–10 giờ
Lưu trữ nhiệt dựa trên vật liệu chuyển pha (PCM) giúp giải quyết vấn đề tính gián đoạn của năng lượng mặt trời trong ứng dụng công nghiệp. Một ví dụ tiêu biểu là nhà máy tại Tây Ban Nha sử dụng các viên nang PCM dạng muối ngậm nước. Các PCM này hấp thụ nhiệt dư thừa ở khoảng 118 độ C và giải phóng nhiệt đã lưu trữ dưới dạng hơi nước vào thời điểm sau đó, cho phép nhà máy vận hành vào ban đêm mà không cần sử dụng nhiên liệu hóa thạch làm nguồn dự phòng. Nhà máy này cũng đạt tỷ lệ sử dụng năng lượng mặt trời lên tới khoảng 92% trong năm, cao đáng kể so với mức thông thường 60–70% tại các cơ sở khác sử dụng nhiệt mặt trời nhưng không tích trữ. Công nghệ PCM thực sự là một bước đột phá đối với các nhà sản xuất trong ngành thực phẩm, dược phẩm và hóa chất — những lĩnh vực đòi hỏi nguồn cung nhiệt ổn định để vận hành liên tục.
Câu hỏi thường gặp
Các hệ thống nhiệt mặt trời Demax nhắm đến dải nhiệt độ nào?
Các hệ thống nhiệt mặt trời Demax nhắm đến nhu cầu sưởi công nghiệp ở nhiệt độ thấp nhất là 400 độ C.
Tại sao hệ thống CSP nồng độ thấp được ưu tiên cho các ứng dụng công nghiệp dưới 250°C?
Ở nhiệt độ trên 250°C, chi phí vận hành/bảo trì cũng như khả năng dao động đầu ra nhiệt là những vấn đề phát sinh. Ở nhiệt độ dưới 250°C, các hệ thống CSP nồng độ thấp có chi phí vận hành và bảo trì thấp hơn, đồng thời hiệu quả hơn trong việc đáp ứng nhu cầu đầu ra nhiệt ổn định, bởi vì mức nhiệt đầu vào thấp và sự dao động do ánh sáng mặt trời gây ra không còn là vấn đề.
Các công nghệ cốt lõi trong hệ thống nhiệt mặt trời của Demax là gì?
Demax sở hữu các mảng nhiệt mặt trời mô-đun tích hợp cả rãnh parabol và ống chân không. Sự kết hợp công nghệ này mang lại mức tăng hiệu suất 24%, so với các hệ thống chỉ vận hành dựa trên một công nghệ duy nhất.
Hệ thống Demax tích hợp như thế nào vào các quy trình công nghiệp hiện có?
Với hệ thống Demax, các quy trình công nghiệp hiện có vẫn được giữ nguyên, vì chỉ có các hệ thống nồi hơi được điều chỉnh. Thay đổi này cho phép các quy trình sử dụng ít khí tự nhiên hơn và thải ra lượng carbon thấp hơn.