Dabei handelt es sich laut Synhelion um die erste Anlage weltweit, die Solare Prozesswärme für die Herstellung von Zement-Klinker nutzt. Die Forschungs- und Entwicklungsteams von Synhelion und Cemex haben die Pilotanlage auf dem Solarturm des Forschungszentrums IMDEA Energy in Spanien installiert. Der Solar-Receiver von Synhelion kann solare Prozesswärme mit über 1.500°C liefern – laut Firmenangaben die heißeste Solarwärme auf dem Markt. Der Receiver erhitzt dabei ein gasförmiges Wärmeträgermedium. Dieses gibt die Wärme an die Zementfertigung weiter.

Den in der Pilotanlage hergestellten Klinker nutzte Cemex für die Herstellung von Zement, aus dem wiederum Beton wurde. In der nächsten Phase des gemeinsamen Forschungsprojekts wollen Cemex und das ETH-Spin-Off Synhelion den Solarklinker in größeren Mengen herstellen. Das nächste Ziel ist ein Pilotprojekt in einem Zementwerk im industriellem Maßstab.

Solare Prozesswärme bei 1.500 °C aus dem Solarturm

In dem Pilotprojekt war die Solarenergie erstmals die alleinige Energiequelle für die Kalzinierung und – noch wichtiger – die Klinkerherstellung. Für die Klinkerherstellung verschmilzt man Kalkstein, Ton und andere Materialien in einem Drehrohrofen. Dafür sind Temperaturen von etwa 1.500 °C nötig. Das macht die Zementherstellung für die Solare Prozesswärme zu einem schwierigen Einsatzgebiet. Besonders günstig ist die Produktion von Solarwärme nämlich dann, wenn man bei niedrigen Temperaturen arbeiten und so auch mit einfachen Technologien hohe Flächenerträge erzielen kann.

Für Temperaturen über 1.000 °C kommen sogenannte Solartürme zum Einsatz. Dabei reflektieren viele Spiegel das Sonnenlicht auf den zentralen Receiver an der Spitze eines Turms. Die Spiegel drehen sich dafür mit dem Sonnenstand. Solarturmkraftwerke für die Stromerzeugung machten vor allem in der Mitte der 2010er Jahre Schlagzeilen. Mittlerweile hat die billige Photovoltaik sie wieder verdrängt. Heute liegt der Fokus der Solarturm-Technologie eher auf Hochtemperatur-Prozessen wie der Herstellung von Zement oder der thermischen Spaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff. Mit dem Wasserstoff lassen sich im nächsten Schritt Solare Treibstoffe herstellen. Dazu gehören auch Kohlenwasserstoffe (wie Kerosin), bei denen der Kohlenstoff aus abgeschiedenem CO₂ stammt. Die Herstellung von diesen „Solar Fuels“ ist auch ein Schwerpunkt von Synhelion.

Solarenergie kann energiebedingte CO2-Emissionen vermeiden

Zur Beheizung des Ofens für die Klinkerproduktion kommen in der Regel fossile Brennstoffe zum Einsatz. Diese sind für etwa 40 Prozent der direkten CO₂-Emissionen des Herstellungsprozesses verantwortlich. Damit die Zementindustrie klimaneutral werden kann, muss sie die fossilen Brennstoffe vollständig durch CO₂-freie Energien ersetzen.

„Die Produktion des ersten Solarklinkers ist ein wichtiger Meilenstein für diese transformative Technologie. Sie unterstreicht unsere Entschlossenheit, unsere Innovationsbemühungen in greifbare Ergebnisse zu übersetzen und unser Ziel zu erreichen, bis 2050 ausschließlich CO₂-neutralen Beton zu liefern“, sagt Fernando A. Gonzalez, CEO von Cemex.

Mit dem Ersatz der fossilen Brennstoffe ist es aber in der Zement-Herstellung nicht getan. Die übrigen 60 Prozent der CO₂-Emissionen sind nämlich vor allem prozessbedingt. Sie werden bei der chemischen Reaktion im Ofen frei. Deshalb setzt die Zementindustrie zusätzlich auf die Abscheidung von CO₂.

Gianluca Ambrosetti, CEO und Mitgründer von Synhelion, sagt: „Unsere Technologie wandelt konzentriertes Sonnenlicht in die heißeste Prozesswärme – über 1’500°C – auf dem Markt um. Wir sind stolz darauf, gemeinsam mit CEMEX eine spezifische, für die Industrie höchst relevante Anwendung unserer erneuerbaren Hochtemperatur-Solarwärme zu demonstrieren.“

03.02.2022 | Quelle: Synhelion | solarserver.de © Solarthemen Media GmbH