有數據表明,世界上約90%的能源使用涉及熱量的產生或控制。美國國家可再生能源實驗室研究人員在《能源》雜志上發表的《太陽能工業過程熱:美國技術、分析方法和潛在應用的回顧》一文指出,太陽能光熱和光伏電加熱,可以滿足熱應用所需的各種溫度。而工業過程熱的很多能源用途可能非常適合太陽能技術,將太陽能技術融入工業部門不僅能夠實現脫碳,還可以提高工藝加熱效率,節省供熱生產成本。
阿聯酋有望成為世界上第一個利用太陽能生產鋁的國家
據外媒報道,近日,迪拜電力和水務局(Dewa)和阿聯酋EGA鋁業宣布了一個新的全球里程碑事件——Dewa每年將從Mohammed bin Rashid Al-Maktoum太陽能公園為EGA的鋁冶煉廠提供56萬兆瓦時的太陽能電力,第一年將足以生產40000噸鋁,并且有可能實現大幅擴張。EGA鋁業將太陽能鋁的新產品命名為CelestiAL。據悉,EGA從迪拜電網獲取太陽能的過程將通過使用國際可再生能源認證系統進行跟蹤和追蹤,確保EGA鋁業用于生產Celesti鋁的能源來自太陽能。這個項目將使阿聯酋成為世界上第一個利用太陽能生產鋁的國家。
Dewa總經理兼首席執行官兼EGA副主席SaeedMohammed Al Tayer表示:“Dewa和EGA鋁業這一項目,印證了我們堅定地致力于實現2050年迪拜清潔能源戰略的目標,實現能源多樣化。到2050年,迪拜75%的能源生產能力來自清潔能源。為了實現這些目標,我們啟動了許多倡議和項目,最著名的是Mohammed bin Rashid Al-Maktoum太陽能公園,這是世界上最大的單站點太陽能項目;到2030年,其容量將達到5000兆瓦。太陽能園區項目采用太陽能光伏和太陽能熱發電技術。”
他補充說:“迪拜一直努力減少碳減排。迪拜2019年的碳排放量減少了22%,超過了迪拜碳減排戰略設定的目標(到2021年將碳排放量減少16%)。”
EGA鋁業的首席執行官Abdulnasser Bin Kalban說:“鋁是一種輕量、堅固和無限可回收的金屬,這些特性意味著作為一種材料,它在可持續未來的發展中扮演著至關重要的全球角色。所以鋁制造的可持續性也很重要。阿聯酋對太陽能進行了大量投資,這為鋁冶煉的規模化用能提供了基礎。阿聯酋生產的太陽能鋁CelestiAL對全球行業來說是一個偉大的里程碑。”
近年來,用太陽能為重工業提供動力也逐步從實驗室走到產業化,特別是在水泥、鋼鐵,鋁和制氫等行業。聚光太陽能熱發電技術將在該領域發揮更大的作用。
2020年11月,美國清潔能源公司HelioHeat技術被納入《時代》2020年最佳發明獎之列。Heliogen高溫太陽能技術可以在一系列工業過程中,以較低的成本用太陽能替代化石燃料。Heliogen開發出一項無碳、超高溫供熱產品-HelioHeat,可以降低水泥、鋼鐵、電力和氫氣等生產過程中的碳排放,該技術因而被《時代》列入“可持續性”技術類別。
Heliogen利用獨特的先進計算機視覺軟件開發了一種集中式太陽能解決方案,可以精確調校鏡子,以前所未有的精度將陽光反射到單個目標上。早在2019年,Heliogen宣布已在加利福尼亞州蘭開斯特的電站應用其技術,可達到創紀錄的1000℃。這一進步使Heliogen能夠產生無碳的超高溫熱能(HelioHeat),從而取代了水泥、采礦和其他工業過程中對化石燃料產生的熱能需求。因此,用于工業過程脫碳的聚光太陽能熱發電技術也被公認為是本年度可持續發展領域的頂級創新之一。
全球首次應用太陽能光熱+碳捕捉技術打造水泥生產線
2020年11月,全球主要水泥生產商CEMEX與瑞士初創企業Synhelion合作,開發全球首個使用高溫太陽能技術零排放生產水泥的系統。
CEMEX和Synhelion項目首次嘗試碳捕捉+太陽能熱利用組合技術。按照雙方計劃,1MW的試驗系統將于2022年底前投入使用。據Ambrosetti介紹,雙方最初的設想是建設一個1MW的熱利用系統,將配置185平方米的太陽能定日鏡場。當然,這是一個非常小的、用于試驗的系統。如果匹配商業化運行的水泥廠,未來將建設150MW以內的商業化熱利用系統。
以陶瓷顆粒為介質的塔式光熱發電為意大利面食廠供能
目前,德國航空航天中心(DLR)的研究人員正與國際伙伴合作共同研發歐盟項目——用于柔性能源系統的高存儲密度光熱發電項目(HiFlex)。
該項目采用陶瓷顆粒作為傳儲熱介質塔式太陽能光熱發電技術,使用DLR吸熱器作為塔式光熱發電試點項目的核心組件,為全球最大的面食生產商Barilla提供不間斷可調度能源。據悉,DLR吸熱器于2021年交付意大利后,該太陽能光熱發電項目將開始運行。
950℃高溫,太陽能熱可用于氧化鋁煅燒
2020年8月,澳大利亞研究人員首次展示了一種約在950℃的溫度下進行,用于煅燒氧化鋁的新型太陽能反應器,并將利用太陽能進行氧化鋁精煉這一技術用于商業化。
文章指出,研究人員在實驗室規模上表明,在這種高溫太陽煅燒爐中進行3秒鐘即可實現高達96%的良好轉化率,而無需預熱過程。這表明通過預熱-良好的轉化率進行大規模商業化使用,在技術上是可行的。另外,使用太陽能本身還可避免燃燒天然氣引起的燃燒產物污染,更有利用于改善氧化鋁的質量。