Comment la chaleur du soleil pourrait aider à nettoyer l'acier et le ciment

Le site solaire thermique Heliogen à Lancaster, en Californie. Avec l'aimable autorisation d'Héliogène

Au fil des ans, diverses startups et groupes de recherche ont claironné la promesse de centrales solaires thermiques, qui utilisent un large éventail de miroirs pour concentrer la lumière du soleil et produire de l'électricité à partir de la chaleur qui en résulte. Mais le secteur a du mal à produire de l'électricité bon marché et à prendre pied sur le marché, alors même que le prix des panneaux solaires a chuté.

L'entrepreneur en série Bill Gross, cependant, reste un vrai partisan de la technologie. Mardi Gross, le président de l'incubateur Idealab et PDG de l'ancienne société solaire thermique eSolar, a annoncé une entreprise qui ignore la partie électricité et utilise la chaleur directement dans les processus industriels.

Heliogen prévoit d'atteindre des températures plus élevées que les usines commerciales précédentes, suffisamment de chaleur pour produire des choses comme le ciment, l'acier et l'hydrogène. L'espoir est que cette chaleur solaire puisse remplacer les combustibles fossiles habituellement nécessaires pour provoquer les réactions nécessaires, réduisant ainsi les émissions de gaz à effet de serre produites au cours du processus.

Si cela fonctionne comme espéré, cela pourrait fournir une pièce essentielle au puzzle de la décarbonisation. Une Rapport d'octobre du Center for Global Energy Policy de l'Université de Columbia a révélé que la combustion de combustibles fossiles pour produire de la chaleur pour les processus industriels produit environ 10 % des émissions mondiales de dioxyde de carbone, soit plus que toutes les voitures du monde.

Il y aurait cependant des limites quant au lieu et à la manière dont cette technologie pourrait être appliquée. Les centrales solaires à concentration ne fonctionnent généralement que dans des zones très ensoleillées et vous ne pouvez pas transporter de chaleur sur de longues distances. Ainsi, les entreprises industrielles qui souhaitent profiter de ce procédé peuvent être amenées à construire de nouvelles centrales à proximité de ces installations solaires thermiques, ou inversement.

Le milieu du désert n'est généralement pas un centre industriel, explique Julio Friedmann, chercheur principal au Center for Global Energy Policy et auteur principal du rapport.

Heliogen, basée à Pasadena, en Californie, doit encore démontrer que la technologie fonctionnera comme elle le prétend et à des coûts compétitifs. L'entreprise emploie environ 25 personnes mais refuse de divulguer le montant d'argent qu'elle a levé.

Une centrale solaire thermique standard atteint des températures légèrement inférieures à 600 ˚C pour chauffer un milieu comme le sel fondu. Cela, à son tour, est utilisé pour convertir l'eau en vapeur, qui fait tourner la turbine qui produit de l'électricité.

L'astuce d'Heliogen consiste à utiliser des caméras haute résolution et un logiciel de vision par ordinateur pour effectuer de petits ajustements sur chacun de ses miroirs, en alignant chaque faisceau solaire sur un seul point minuscule.

L'entreprise a déjà construit une petite centrale solaire thermique à Lancaster, en Californie, qui a atteint des températures supérieures à 1 000 ˚C. Gross dit que c'est la première fois que de telles températures sont atteintes dans une installation commerciale, et le communiqué de presse le proclame une réalisation scientifique singulière. Mais les observateurs sur le terrain notent que d'autres groupes commerciaux et de recherche ont atteint des températures similaires, au moins dans des expériences limitées, et que dans tous les cas, la partie la plus délicate consiste à développer des systèmes capables de résister, de retenir et de transférer la chaleur.

Heliogen dit qu'il pourrait utiliser divers supports, y compris des particules de céramique, pour acheminer la chaleur vers les endroits où les processus industriels sont menés. Cependant, certains processus en une seule étape, comme la fabrication de la chaux, pourraient être chauffés directement sur place par les miroirs solaires.

Mais la startup devra également atteindre (et conserver) des températures supérieures à 1 000 ˚C pour mener à bien certaines des applications qu'elle évoque. Les hauts fourneaux en acier fonctionnent à environ 1 100 ˚C, tandis que les fours à ciment fonctionnent à environ 1 400 ˚C, note le Center for Global Energy Policy. Et la séparation de l'eau pour produire de l'hydrogène nécessiterait des températures d'environ 1 500 ˚C, explique Heliogen.

Gross dit que la technologie permet complètement d'atteindre cet objectif et que l'entreprise travaillera à cet objectif l'année prochaine. Mais une feuille de route technologique n'est pas une démonstration.

L'hydrogène, qui est généralement dérivé du gaz naturel, est utilisé dans une variété de processus industriels, y compris la production d'ammoniac pour les engrais. Une forme propre pourrait réduire les émissions dans ces secteurs, fonctionner directement comme combustible ou être combinée avec du dioxyde de carbone pour produire des combustibles plus denses en énergie.

Compte tenu des limites géographiques, il est peu probable que le solaire thermique déplace les opérations industrielles existantes de sitôt, déclare Friedmann. Mais cela pourrait fournir une alternative à faibles émissions pour une croissance supplémentaire dans ces secteurs, en particulier dans les régions où les politiques climatiques sont fortes, dit-il.

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