Kolektor słoneczny paraboliczny skupiający PTC

Kolektory paraboliczne (PTC) to zaawansowana technologia koncentracji energii słonecznej, która odgrywa kluczową rolę w sektorze odnawialnych źródeł energii, szczególnie w dekarbonizacji przemysłu. Firma Soliterm, z siedzibą w Niemczech, specjalizuje się w projektowaniu, produkcji i instalacji systemów PTC, oferując innowacyjne rozwiązania dla różnych sektorów.

Wprowadzenie do technologii PTC

Paraboliczne kolektory słoneczne (PTC) Soliterm wykorzystują parabolicznie zakrzywione lustra do skupiania promieni słonecznych na rurze odbiornika, gdzie płyn roboczy, taki jak olej termalny, jest podgrzewany do temperatur 100–250°C. Systemy te są lekkie (13 kg/m²), co umożliwia instalację na dachach i elewacjach, oraz wyposażone w precyzyjne systemy śledzenia słońca z dokładnością ±0,1° dla modelu PTC 1800 i 0,01° dla ogólnego systemu.

Kluczowe cechy kolektorów skupiających PTC:

• Lekka konstrukcja: Lustra paraboliczne są łatwe do instalacji i utrzymania.
• Precyzyjne śledzenie: Systemy śledzenia słońca z dokładnością 0,01° (0,1° dla modelu PTC 1800) zapewniają optymalne ustawienie kolektorów, maksymalizując wychwyt energii.
• Materiał odbłyśnika: Aluminium powlekane, które minimalizuje straty odbicia i zwiększa efektywność.
• Zautomatyzowane rozwiązania: Soliterm integruje systemy SCADA do zdalnego monitorowania i optymalizacji, co obniża koszty operacyjne.
• Zabezpieczenie przed gradem oraz pozycja nocna:

Produkcja odbywa się na w pełni zautomatyzowanej linii z 6 stacjami (od spawania do pakowania), wykorzystując AI, co pozwala na produkcję 40 000 kolektorów rocznie z łączną mocą cieplną do 250 MW, zapewniając wysoką precyzję i jakość.

Zastosowania w procesach przemysłowych

Szczegółowa analizę, jak PTC Soliterm mogą być stosowane w procesach przemysłowych, uwzględniając wymagania temperaturowe i możliwości technologiczne.

Tabela procesów i temperatur:

Przemysł	Proces	Średnia temperatura
Przemysł spożywczy i napojów	Suszenie	30°C - 90°C
	Mycie	40°C - 80°C
	Pasteryzacja	80°C - 110°C
	Gotowanie	95°C - 105°C
	Czyszczenie	140°C - 150°C
	Podgrzewanie wstępne	40°C - 60°C
Przemysł tekstylny	Mycie	40°C - 80°C
	Bielenie	60°C - 100°C
	Barwienie	100°C - 160°C
Przemysł chemiczny	Gotowanie	95°C - 105°C
	Destylacja	110°C - 300°C
	Inne procesy chemiczne	120°C - 180°C
Przemysł ogólny	Podgrzewanie wody zasilającej kocioł	30°C - 100°C
	Ogrzewanie zakładu produkcyjnego	30°C - 80°C
	Chłodzenie procesowe	do 60°C

Przemysł spożywczy i napojów

• Suszenie (30°C - 90°C): PTC mogą dostarczyć ciepło w tym zakresie, używając wody jako płynu roboczego, co jest wystarczające do suszenia owoców, warzyw czy produktów mlecznych.
• Mycie (40°C - 80°C): Gorąca woda z PTC jest odpowiednia, co znajduje zastosowanie w myciu sprzętu czy pojemników.
• Pasteryzacja (80°C - 110°C): Para generowana przez PTC może spełnić te wymagania, szczególnie w procesach pasteryzacji mleka czy soków.
• Gotowanie (95°C - 105°C): Para lub woda pod ciśnieniem, co jest idealne do gotowania produktów spożywczych.
• Czyszczenie (140°C - 150°C): Wyższe temperatury mogą być osiągnięte za pomocą oleju termalnego lub pary pod ciśnieniem, co nadaje się do sterylizacji i czyszczenia wysokotemperaturowego.
• Podgrzewanie wstępne (40°C - 60°C): Gorąca woda z PTC jest wystarczająca, redukując zużycie energii w procesach wstępnych.

Przemysł tekstylny

• Mycie (40°C - 80°C): Gorąca woda z PTC jest odpowiednia do mycia tkanin.
• Bielenie (60°C - 100°C): Gorąca woda lub para, co znajduje zastosowanie w procesach bielenia tkanin.
• Barwienie (100°C - 160°C): Olej termiczny lub para pod wysokim ciśnieniem z PTC mogą dostarczyć potrzebne ciepło, szczególnie dla barwienia przy wyższych temperaturach.

Przemysł chemiczny

• Gotowanie (95°C - 105°C): Para lub gorąca woda są odpowiednie, co znajduje zastosowanie w procesach chemicznych wymagających umiarkowanego ciepła.
• Destylacja (110°C - 300°C): Dla temperatur do 250°C PTC z olejem termalnym, co pokrywa dolny zakres destylacji. Dla temperatur powyżej 250°C, takich jak niektóre procesy destylacji, mogą być potrzebne dodatkowe rozwiązania.
• Inne procesy chemiczne (120°C - 180°C): W pełni pokryte przez PTC z olejem termalnym.

Przemysł ogólny

• Podgrzewanie wody zasilającej kocioł (30°C - 100°C): Gorąca woda z PTC do redukcji zużycia energii w kotłach.
• Ogrzewanie zakładu produkcyjnego (30°C - 80°C): Gorąca woda jest wystarczająca do ogrzewania pomieszczeń.
• Chłodzenie procesowe (do 60°C): PTC mogą napędzać chłodziarki adsorpcyjne i absorpcyjne, dostarczając chłodzenie dla procesów, co jest efektywnym zastosowaniem.

Chłodzenie solarne

Chłodzenie solarne wykorzystuje ciepło jako źródło energii do napędzania systemów chłodzenia. Technologia ta znajduje zastosowanie w dekarbonizacji przemysłu, umożliwiając wykorzystanie odnawialnych źródeł energii, takich jak energia słoneczna, do procesów chłodniczych. Poniżej omówione są kluczowe technologie: chłodziarki adsorpcyjne, chłodzenie termoakustyczne (THEAC), generowanie pary oraz produkcja energii elektrycznej z wykorzystaniem turbin ORC.

Chłodziarka adsorpcyjna

Chłodziarki adsorpcyjne to systemy chłodzenia napędzane ciepłem, wykorzystujące proces adsorpcji do wytwarzania schłodzonej wody. W przeciwieństwie do chłodziarek absorpcyjnych, które używają roztworu ciekłego, chłodziarki adsorpcyjne stosują materiał stały (adsorbent), np. krzemionkę żelową.

Zasada działania:

Proces działania chłodziarki adsorpcyjnej przebiega w dwóch cyklach:

1. Faza adsorpcji (chłodzenia): Adsorbent schładza się, adsorbując parę wodną z parownika. Powoduje to odparowanie wody, co generuje efekt chłodzenia. Schłodzona woda (o temperaturze 7°C - 12°C) jest wykorzystywana do klimatyzacji lub chłodzenia procesowego.

2. Faza desorpcji (regeneracji): Drugie złoże adsorbentu jest podgrzewane, co uwalnia zaadsorbowaną wodę, która następnie ulega kondensacji w skraplaczu. Ciepło do desorpcji pochodzi z niskotemperaturowych źródeł (50°C - 90°C), takich jak kolektory słoneczne czy ciepło odpadowe. Temperatura skraplacza wynosi zazwyczaj 30°C - 40°C.

• Moc chłodnicza: od 10 kW do 500 kW (w zależności od konfiguracji).

Zalety chłodziarek adsorpcyjnych:

• Efektywność energetyczna: Możliwość wykorzystania niskotemperaturowego ciepła sprawia, że są idealne do integracji z odnawialnymi źródłami energii.

• Przyjazność dla środowiska: Woda jako czynnik chłodniczy eliminuje ryzyko niszczenia warstwy ozonowej i zmniejsza potencjał globalnego ocieplenia (GWP=0).

• Niskie zużycie energii elektrycznej (EER 33): Proces chłodzenia nie wymaga znacznych nakładów energii elektrycznej, co redukuje ślad węglowy.

Więcej informacji: https://ecoprius.pl/pl/agregaty-adsorpcyjne-chlodzenie-z-ciepla.html

Chłodzenie termoakustyczne (THEAC)

Chłodzenie termoakustyczne to technologia przekształcająca ciepło w chłodzenie za pomocą fal dźwiękowych. Wykorzystuje procesy termoakustyczne, które nie wymagają konwencjonalnych mechanicznych komponentów.

Zasada działania:

System THEAC działa poprzez wykorzystanie ciepła jako energii napędowej do generowania fal dźwiękowych w układzie zamkniętym. Fale te powodują sprężanie i rozprężanie gazu (np. argonu), co prowadzi do przenoszenia ciepła i powstawania efektu chłodzenia. Wydajne chłodzenie uzyskuje się bez potrzeby stosowania syntetycznych czynników chłodniczych.

• Zakres temperatury chłodzenia: od -25°C do 0°C.

• Moc chłodnicza: od 25 kW do 250 kW (w zależności od konfiguracji).

Zalety chłodzenia termoakustycznego:

• Bezobsługowość: Brak ruchomych części mechanicznych zmniejsza potrzebę konserwacji.

• Ekologiczność: Zastosowanie argonu jako czynnika chłodniczego (GWP=0).

• Wysoka trwałość: Szacowana żywotność systemów wynosi do 30 lat.

Więcej informacji: https://ecoprius.pl/pl/chlodziarka-termoakustyczna-chlodzenie-z-ciepla.html

Generowanie pary i wspomaganie pomp ciepła

Kolektory PTC (Parabolic Trough Collectors) mogą być wykorzystywane do bezpośredniego generowania pary lub wspomagania przemysłowych pomp ciepła. Dzięki wysokiej efektywności w przechwytywaniu energii słonecznej umożliwiają produkcję pary do 130°C.

Zasada działania:

1. Generowanie pary: Energia słoneczna skupiona przez kolektory PTC podgrzewa płyn roboczy, który odparowuje, umożliwiając bezpośrednie wytwarzanie pary do zastosowań przemysłowych.

2. Wspomaganie pomp ciepła: Kolektory PTC mogą działać jako dolne źródło ciepła dla pomp ciepła, podnosząc temperaturę medium roboczego i umożliwiając uzyskanie pary o wyższych temperaturach, ale przede wszystkim zwiększając znacznie COP. Przemysłowe pompy ciepła Ochsner, osiągają moce od 2 kW do 2500 kW.

Więcej informacji: https://ecoprius.pl/pl/przemyslowe-pompy-ciepla.html

Produkcja energii elektrycznej z turbin ORC

Technologia Organic Rankine Cycle (ORC) pozwala na konwersję ciepła w energię elektryczną. Wykorzystuje się ją w połączeniu z kolektorami PTC do generowania energii z odnawialnych źródeł.

Zasada działania:

Ciepło z kolektorów PTC podgrzewa płyn organiczny o niskiej temperaturze wrzenia, który odparowuje i napędza turbinę generującą prąd. Po przejściu przez turbinę para jest skraplana i cykl rozpoczyna się ponownie.

• Zakres mocy: od 10 kW do 1 MW (zależnie od systemu).

Zalety turbin ORC:

• Efektywność: Możliwość konwersji niskotemperaturowego i wysokotemperaturowego ciepła na energię elektryczną.

• Modularność: Systemy ORC mogą być skalowane do różnych mocy w zależności od zapotrzebowania.

Więcej informacji: https://ecoprius.pl/pl/orc-organiczny-cykl-rainkine-a.html

Kolektory skupiające PTC - typoszereg

Kolektor skupiający paraboliczny PTC 1800

Parametry kolektorów Soliterm PTC 1800:

Cecha	Specyfikacja
Wydajność	500-700 kWh/m² (w zależności od warunków)
Waga luster parabolicznych	13 kg/m²
Moc	Od 50 kW do 100 MW
Precyzja śledzenia słońca	0,01° (ogólny system), 0,1° (PTC 1800)
Zakres temperatur	100°–250°C
Moc cieplna	5 kW (PTC 1800)
Średnio	Woda / Para / Olej termiczny
Typ śledzenia	Jednosłupowy
Paraboloida odbijająca	Aluminium powlekane
Czynnik koncentracji	C = 43 (PTC 1800)
Długość kolektora	5020 mm (PTC 1800)
Apertura	1800 mm (PTC 1800)
Waga	130 kg (PTC 1800)
Roczna zdolność produkcyjna fabryki	40 000 kolektorów, łączna moc cieplna do 250 MW

Współpraca z KfW Bankiem

Soliterm współpracuje z KfW Development Bank, niemieckim bankiem rozwoju, który oferuje kredyty eksportowe dla projektów odnawialnych źródeł energii poza Niemcami, w tym w Polsce i Europie. KfW specjalizuje się w finansowaniu zrównoważonych inwestycji, takich jak instalacje solarne, wspierając transformację energetyczną. Współpraca obejmuje dostęp do preferencyjnych warunków finansowania, co ułatwia firmom inwestowanie w systemy PTC Soliterm. W Polsce KfW działa poprzez lokalne banki partnerskie, oferując kredyty na projekty OZE, co obniża barierę wejścia dla przedsiębiorstw (Loan (KfW Renewable Energy Standard)).

Przykłady Zrealizowanych Projektów

Firma Soliterm zrealizowała liczne projekty na całym świecie, dostarczając technologie PTC do zakładów przemysłowych, instytucji publicznych i sektora komercyjnego. Przykłady wdrożeń obejmują:

1. Zakład produkcji napojów w Hiszpanii:
   • Zastosowanie: Podgrzewanie wody do procesów mycia i pasteryzacji.
   • Efekt: Redukcja zużycia gazu ziemnego o 30%.
2. Fabryka tekstyliów w Indiach:
   • Zastosowanie: Podgrzewanie wody do procesów barwienia.
   • Efekt: Obniżenie kosztów energii o 25% i redukcja emisji CO₂ o 200 ton rocznie.
3. Instalacja w szpitalu w Niemczech:
   • Zastosowanie: Ogrzewanie wody użytkowej.
   • Efekt: Oszczędność energii o 40% i redukcja emisji CO₂ o 150 ton rocznie.
4. Zakład chemiczny we Francji:
   • Zastosowanie: Wytwarzanie pary technologicznej.
   • Efekt: Redukcja zużycia gazu o 35% i znaczne obniżenie kosztów operacyjnych.
5. Farma mleczna w Austrii:
   • Zastosowanie: Podgrzewanie wody do mycia urządzeń.
   • Efekt: Redukcja kosztów energii o 28%.
6. Fabryka farmaceutyczna w Włoszech:
   • Zastosowanie: Procesy sterylizacji.
   • Efekt: Oszczędność energii o 33%.