Firma HELIOGEN a atins 1000 grade Celsius cu tehnologia CST (Concentrated Solar Termal)-unul dintre investitori este Bill Gates

Heliogen, compania cu sediul în Lancaster, California, ce dezvoltă tehnologia CST (Concentrated Solar Termal), tehnologie care folosește energia solară concentrată în focarul unor oglinzi parabolice reglabile, a anunțat pe 19.11.2019 că a atins pentru prima data  temperaturi mai mari de 1.000 de grade Celsius în cuva dispusă în focarul oglinzilor. La această temperatură, Heliogen poate înlocui combustibilii  fosili în procesele industriale critice, inclusiv în producerea cimentului, a oțelului și în petrochimie, reducând substantial emisiile de gaze cu efect de seră din aceste activități. Această realizare științifică remarcabilă,  a fost realizată la unitatea comercială Heliogen din Lancaster, California.

Misiunea lui Heliogen este crearea primei tehnologii din lume care poate înlocui   combustibilii fosili cu căldură obținută din radiația solară în cazul multor procese  industriale curente, mari consumatoare de energie.

Soluția  Heliogen reprezintă o evoluție tehnică cheie pentru domeniul CS(Concentrated  Solar). Sistemele CS anterioare au atins temperaturi de maxim 565 ⁰C – valoare utilă pentru generarea de energie (prin folosirea de topitură de sare, N.R.), dar insuficiente pentru multe procese industriale. Folosirea energiei solare concentrate pentru a produce energie electrică este cunoscută ca CSP(Concentrated Solar Power) Multe dintre procesele industriale energofage necesită însă temperaturi mult mai ridicate, care în mod tradițional sunt  atinse numai prin arderea combustibililor fosili.

Impactul potențial al tehnologiei patentate de Heliogen este masiv. Cu temperaturi  care depășeșc 1.000 ⁰C , Heliogen va putea înlocui combustibilul care generează emisii de gaze cu efect de seră din procesele industriale cu energia solară pentru prima dată. De exemplu, producția de ciment – unul dintre procesele industriale bine adaptate tehnologiei Heliogen – reprezintă mai mult de 7% din emisiile globale de CO2.

Pe lângă atingerea unor valori de temperatură de 1000 ⁰C, utilă pentru procese industriale, Heliogen  studiază posibilitatea obținerii  temperaturi de până la 1.500 ⁰C, care ar permite descompunerea CO₂ și a apei , pentru a produce hidrogen sau gaz sintetic.

Heliogen este capabil să atingă aceste temperaturi avansate cu tehnologia sa, care folosește un software avansat pentru a alinia cu precizie extremă un număr de oglinzi pentru a reflecta lumina soarelui către un focar comun. Fondatorul și directorul executiv al firmei este Bill Gross, un antreprenor și inventator american, fondatorul startup-ului Idealab. Echipa Heliogen include oameni de știință și ingineri din Caltech, MIT și alte instituții de vârf și are sediul în Pasadena, California.

Heliogen lucrează cu Parsons Corporation (NYSE: PSN), lider global pe piețele de apărare, informații și infrastructură critică. Parsons, partenerul strategic al Heliogen, are mai mult de un deceniu de experiență în dezvoltarea și implementarea de proiecte inovatoare solare termice. „Oferim soluții durabile clienților noștri și așteptăm cu nerăbdare să oferim tehnologia avansată a Heliogen dezvoltată pe scară largă, partenerilor noștri din industrie”, a declarat Michael Chung, vicepreședinte Energy Solutions, Parsons Corporation.

„Lumea are o fereastră limitată pentru reducerea dramatică a emisiilor de gaze cu efect de seră”, a declarat Bill Gross, CEO și fondator, Heliogen și fondatorul și președintele Idealab. „Am făcut progrese mari în utilizarea energiei curate în sistemul nostru electric. Însă energia electrică reprezintă mai puțin de un sfert din cererea globală de energie. Heliogen reprezintă un salt tehnologic în abordarea celorlalte 75% din cererea de energie: utilizarea combustibililor fosili pentru procesele industriale și de transport. Cu căldura produsă la costuri scăzute pentru procese industrial, avem posibilitatea de a aduce contribuții semnificative la rezolvarea crizei climatice. ”

Heliogen are investitori diverși printre care și Bill Gates

„Astăzi, procesele industriale precum cele folosite la fabricarea cimentului, oțelului și a altor materiale sunt responsabile pentru mai mult de o cincime din toate emisiile de noxe”, a declarat Bill Gates (investitor în compania Heliogen, prin fondul său propriu de investiții  Breakthrough Energy Ventures (BEV) . „Aceste materiale sunt peste tot în viața noastră, dar nu avem progrese de producție ale lor cu emisii de carbon zero. Dacă în ansamblu vom ajunge la emisiile cu carbon zero, trebuie să inventăm multe. Mă bucur că am fost un susținător timpuriu al noii tehnologii CS a lui Bill Gross. Capacitatea sa de a atinge temperaturile ridicate necesare pentru aceste procese este o dezvoltare promițătoare în încercarea de a înlocui combustibilii fosili într-o zi.

Alți investitori în Heliogen includ firma de capital de risc Neotribe și dr. Patrick Soon-Shiong, investitorul și antreprenorul din Los Angeles, prin firma sa de investiții, Nant Capital, o divizie a NantWorks. Fondatorul și directorul Neotribe, Swaroop „Kittu” Kolluri și Dr. Soon-Shiong s-au alăturat consiliului de administrație al Heliogen.

„De dragul generațiilor noastre viitoare, trebuie să abordăm pericolul existențial al schimbărilor climatice cu un sens extrem de urgent”, a spus dr. Patrick Soon-Shiong, președinte și CEO al NantWorks, și membru al consiliului de administrație Heliogen. „Mă angajez să folosesc resursele mele pentru a investi în tehnologii inovatoare care valorifică puterea naturii și a soarelui. Prin reducerea semnificativă a emisiilor de gaze cu efect de seră și generarea unei surse pure de energie, tehnologia strălucită a lui Heliogen ne va ajuta să realizăm această misiune și, de asemenea, să îmbunătățim în mod semnificativ lumea pe care o părăsim copiii noștri. ”

„Nu este greu să îmbunătățești ideea altuia, dar este nevoie de o minte cu adevărat inovatoare și de un efort suprauman pentru a crea ceva complet nou și inovator”, a declarat Swaroop „Kittu” Kolluri, fondatorul firmei Silicon Valley VC Neotribe Ventures și membru al consiliului de administrație Heliogen. „Susținem cu entuziasm întreprinzătorii în căutarea lor de a perturba status quo-ul prin rezolvarea unor probleme complexe și cu impact profund, care au ca rezultat schimbări de durată. Bill Gross și echipa de la Heliogen au făcut exact asta, rezolvă o problemă completă într-un mod nou, îndrăzneț, care va face lumea un loc mai bun. ”

Despre Heliogen

Heliogen este o companie de energie curată axată pe eliminarea nevoii de combustibili fosili în toate sectoarele economiei. Misiunea lui Heliogen este crearea primei tehnologii din lume care poate înlocui comercial combustibilii fosili în procesele industriale ce folosesc căldură la temperatură înaltă cu energie solară. Heliogen poate să transforme lumina solară în combustibili, inclusiv hidrogen, la scară largă. Heliogen a fost creat la Idealab, principalul incubator de tehnologie.

Pentru mai multe informații despre Heliogen, vizitați heliogen.com.

Comunicat de presă, Lancaster-California, 19.11.2019

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Heliostate Heliogen  supuse testării la Idealab, Pasadena

Schema instalației solare Heliogen din Lancaster, CA

N.R. Există deja pe glob  mai multe centrale folosind tehnologia CS (fie  CST fie CSP)  pentru producerea de energie. Heliogen a reușit prin controlul cu un software avansat al poziției oglinzilor, să mențină permanent în focarul sistemului de oglinzi  cuptorul ce atinge temperaturi de peste  1000 ⁰C .Tehnologia CS (Concentrated Solar)  își propune un rol major în rezolvarea schimbărilor climatice

De ce  CS ?

CS descrie o serie de tehnologii care colectează și concentrează lumina soarelui pentru a  folosi energia prin transformarea ei în căldură. Ideea de CS vine de la Arhimede, care se pare că  a folosit o serie de oglinzi pentru a focaliza lumina soarelui pe navelor de război ce asediau Siracuza în urmă cu peste două mii de ani. CS a trezit interes odată cu revoluția industrială, iar în 1866, Augustin Mouchot a folosit o oglindă parabolică pentru a fierbe apa și a antrena un motor cu aburi.Recent, începând cu anii 1980, energia solară concentrată a fost folosită în întreaga lume pentru producerea de energie electrică, soluție denumită CSP-Concetrated Solar Power. CSP a fost implementat folosind o varietate de tehnologii diferite. Cele mai comune  configurații utilizate sunt oglinzile  sub formă de jgheaburi parabolice și  turnurile ce găzduiesc în focarul oglinzilor –cuptoarele unde se concentrează  energia și sub formă de căldură acumulată de regulă într-o soluție de topitură de sare. Există însă o mare varietate de soluții constructive pentru CSP folosite de cele câteva zeci de centrale existente pe glob d emai mulți ani.

Oglindă tip jgheab parabolic la Centrala Noor, Maroc

Într-o instalație cu oglinzi înformă de jgheab parabolic, oglinzile curbate sunt dispuse în rânduri liniare lungi și se rotesc pentru a urmări soarele într-o singură axă. Curbura oglinzilor și mișcarea de urmărire lucrează împreună pentru a concentra lumina solară pe un element colector care absoarbe lumina solară și transferă energia sub formă de căldură într-un fluid de lucru. Acest fluid fierbinte este apoi folosit pentru a fierbe apa și a o transforma în abur, care la rândul său conduce o turbină cu aburi pentru a produce electricitate.

Proiect SandStone propus de SolarReserve, Nevada

Într-o instalație bazată pe un turn central, oglinzile plane (sau curbate ușor) sunt reglate  individual în raport cu soarele a cărui poziție o urmăreasc continuu, astfel încât fiecare oglindă își direcționează radiația solară reflectată către un focar comun din vârful turnului. În jurul acelui turn se află un receptor solar, care absoarbe radiația soarelui și o transferă sub formă de căldură într-un fluid de lucru. Din acel moment, procesul este similar cu cel al unei instalații cu oglinzi de tip jgheab, fluidul fierbinte fiind folosit pentru fierberea apei în abur și conducerea unei turbine cu aburi pentru a produce electricitate.

CS , CST și CSP

Un aspect interesant al tehnologiei CS(Concentrated Solar) , care o distinge de energia solară fotovoltaică, este că energia termică generată de lumina solară concentrată poate fi utilizată și în alte scopuri decât generarea de energie electrică. Aceasta se numește CST (Concentrated Solar Termic). La nivel mondial, 75% din energia consumată provine din căldura obținută prin arderea combustibililor precum cărbunele, motorina și gazele naturale. CST poate înlocui o mare parte din acest 75% folosind căldură de la soare. Folosirea CST în acest fel, pentru aplicații de căldură pentru procese industriale, ar reduce semnificativ emisiile de CO2 și ar contribui foarte mult la rezolvarea schimbărilor climatice. Din păcate, există relativ puține exemple în acest sens fiind puse în practică (un exemplu binecunoscut este o instalație Frito-Lay din Modesto, California, care folosește colectoare parabolice de jgheab pentru a genera aburi folosiți în producerea de cipsuri).

Tehnologia Heliogen

Heliogen este o companie ce elimină combustibilii fosili  utilizând eficient căldura solară pentru a produce energie termică la temperaturi ridicate, necesare multor procese industriale mari consumatoare de energie. Heliogen permite îndeplinirea  obiectivelor de sustenabilitate și contribuie la atenuarea schimbărilor climatice.

Schema instalației solare Heliogen din Lancaster, CA

Nucleul tehnologiei Heliogen este un sistem  CST bazat pe un turn și o serie de oglinzi parabolice controlate de computer numite heliostate. Un receptor plasat în partea de sus a turnului receptează lumina solară concentrate cu mare precizie. Sistemul Helioegn este construit și controlat pentru a obține o precizie optică foarte mare la costuri reduse. Precizia optică ridicată permite Heliogen să genereze temperaturi ridicate (~ 1500ºC) în mod eficient, în timp ce costul scăzut face sistemul viabil din punct de vedere commercial,  prin proiectarea inovatoare atât a hardware-ului heliostatului, cât și a sistemului de control al câmpului heliostatului.

Heliostate Heliogen testate la Idealab, Pasadena, sunt mai mici dar controlul lor cu un software superior le oferă randament maxim 

Heliogenele sunt mici – în jur de 1,5 metri pătrați sau puțin mai mici decât un panou solar standard. Acest lucru diferă foarte mult de heliostatele convenționale, cu suprafețe  de la 20 la 150 de metri pătrați. Utilizarea heliostatelor mici oferă un avantaj în performanța optică, deoarece oglinzile mai mari suferă de aberații optice – distorsionarea fasciculului cauzată ori de câte ori soarele nu este perfect aliniat cu oglinda (care este, în esență, tot timpul într-un câmp al heliostatului). Dezavantajele asociate istoric cu heliostate mici includ costul mai ridicat de fabricație și calibrarea / controlul. Heliogen a redus la minimum costurile de fabricația ale heliostatelor, optimizând proiectarea tehnicilor de producție cu volum mare, puternic automatizate (cum ar fi materiale de turnare prin injecție, aliaje de aluminiu turnate sub presiune, etc.) și prin minimizarea preciziei cu care heliostatele trebuie să fie construit și instalat pe teren. Aceasta permite o producție eficientă din punct de vedere al costurilor și o instalare rapidă, menținând costurile reduse. Și pentru a rezolva provocările de calibrare și control ale heliostatelor mici, Heliogen a dezvoltat și brevetat un sistem inovativ de control al sistemului de urmărire cu buclă închisă urmărită pe calculator. Aceasta permite instalarea și fabricarea heliostatelor într-o manieră relativ imprecisă, deoarece sistemul de control poate detecta și corecta poziția lor prin urmărire în timp real în timpul funcționării. Împreună, aceste progrese în fabricarea și controlul fin al heliostatului permit Heliogen să creeze căldură la temperatură ultra-înaltă fără arderea de carbon, soluție denumită HelioHeat ™.

Unitatea comercială Heliogen din Lancaster, California

Unul dintre factorii care limitează adoptarea CST în aplicațiile de căldură pentru procesele industriale este nevoia de temperaturi foarte ridicate.  Tehnologiile anterioare CST limitate la temperaturi de sub 600 grade ⁰C  nu au reușit să răspundă nevoilor multor industrii care necesită temperaturi de proces cuprinse între 700 și 1 500 ⁰C. Cu precizia optică superioară a  heliostatului Heliogen, s-au atins temperaturi foarte ridicate pentru a produce HelioHeat. Folosind un receptor solar brevetat situat în vârful turnului, se colectează lumina-radiația  solară concentrată și se transferă energia unui fluid de transfer către procesul industrial. Astfel, Heliogen permite utilizarea la o gamă largă de procese industriale, cum ar fi calcinarea, reformarea și prăjirea minereului în industrii precum cimentul, rafinarea și minerit, pentru a putea satisface cerințele lor de energie termică la temperaturi ridicate cu energie solară curată și regenerabilă .

Unul dintre seturile de aplicații de căldură la temperaturi industriale care prezintă un interes deosebit este producerea de combustibili sintetici, proces denumit HelioFuel ™. Sinteza de combustibil implică producerea de combustibili chimici (de obicei hidrogen, metan sau hidrocarburi lichide) din materii prime fără combustibil, cum ar fi dioxidul de carbon și apa. Combustibilul sintetic are o promisiune mare în viitorul nostru energetic, ca mijloc de a ne bucura de beneficiile și comoditățile combustibililor fosili, dar fără combustibili fosili și impactul asupra mediului. Totuși, acesta este un proces care consumă energie, astfel încât producerea de combustibili curați necesită utilizarea unei surse de energie curată pentru a conduce reacțiile termochimice. Aici intervine tehnologia CST a Heliogen. Prin furnizarea eficientă a energiei solare către reactoarele termochimice care operează până la 1.500 de grade Celsius, Heliogen face ca HelioFuel să fie competitiv cu omologii săi, combustibili fosili.

Impact potențial

Deoarece tehnologia CST dezvoltată de Heliogen abordează aplicații de temperatură  ridicată, operatorii instalațiilor industriale au acum  o opțiune rentabilă pentru integrarea căldurii fără utilizarea de combustibil fosil în sistemul lor. Aceasta este o capacitate importantă pentru îndeplinirea obiectivelor din ce în ce mai agresive ale sustenabilității corporative ce devine predominantă în întreaga industrie astăzi. Cu Heliogen CST care furnizează energie termică fără gaze cu efect de seră, clienții din industrii precum producția de ciment – care reprezintă 7% din dioxidul de carbon produs de om – pot în final să reducă substantial consumul de energie neelectrică.  Dincolo de căldura pentru  procese industrial, capacitatea de a sintetiza combustibili verzi folosind energia solară permite o mai mare flexibilitate în abordarea schimbărilor climatice. Electrificarea nu mai este singurul răspuns; cu combustibili verzi, se poate reduce impactul climatic al transportului aerian și oceanic sau alte cerințe legate de combustibil care nu sunt ușor  de electrificat.

Concluzie

Cu tehnologia sa CST inovatoare, Heliogen  este acum capabil în premieră să ofere energie termică la temperaturi ridicate  și combustibili verzi , la costuri reduse și la scară largă, permițând clienților săi să reducă semnificativ impactul climatic al consumului de energie neelectrică al umanității.