如今，天然氣和煤炭燃燒對工業過程熱（IPH）或生產過程中的熱傳遞到材料的需求最大。隨著低成本太陽能光伏（PV）技術的出現，人們越來越將太陽能作為IPH選項和工業部門的脫碳途徑。
但是，行業利潤微薄和生產計劃緊張，引發了人們對現場太陽能滿足工業過程中所需溫度的可靠性的質疑。這與其他因素一起，阻止了將太陽能用于現場使用，2019年太陽能僅占美國工業總能耗的0.8％。
為了更好地了解太陽能在所有行業中對工業過程供熱的潛力，NREL分析師開發了更高分辨率的數據，以研究三種主要的IPH太陽能技術：非集中式集熱器，集中式集熱器和與光伏連接的電子技術及其能力考慮到相關最終用途和技術局限性，在美國所有縣的所有行業中提供中低溫度范圍的現場工業過程加熱。
研究結果發表在NREL技術報告中，并在交互式查看器中進行了總結，有助于為繼續進行分析奠定基礎，以最終使太陽能技術與IPH的特定要求匹配。
開發高分辨率數據
現有的工業過程熱研究趨向于集中在高溫，高能耗的過程上。此外，到目前為止，美國的太陽能分析還缺乏包括小時熱量需求數據在內的更高分辨率的數據。
NREL研究人員在先前的報告中對縣級行業進行了能源估算，然后將現有的能源數據分解為過程溫度和最終用途類別，例如常規鍋爐或熱電聯產。所得數據集代表了美國工業過程熱需求所用燃燒燃料的最高分辨率估算。
分析人員還使用各種數據源開發了一組具有代表性的熱負荷形狀，以根據行業，設施規模和季節來捕獲不同操作時間表下每小時過程熱需求的差異。分析中還包括其他過程級別的詳細信息，包括平均設備效率。
最后，為了考慮太陽能資源的可用性和可能限制系統開發的土地使用限制，分析人員使用了NREL的系統顧問模型（SAM）和可再生能源潛力（reV）模型來計算連續美國所有縣的太陽能發電量。
進一步匹配源和需求
根據太陽能的發電潛力，地形特征，土地使用限制和系統性能，分析人員確定，太陽能產業過程中的熱量有很多機會，可以減少美國及其周邊各縣各行各業的燃燒燃料使用和排放。狀態。
但是，這些機會受到太陽能發電滿足IPH需求的能力的限制，而當IPH需求不足時，特別是對于晝夜不停運行的行業，IPH可能會發生這種情況。分析師指出，將太陽能技術與IPH每小時需求相匹配是當前的障礙，遠比將IPH溫度與具有現有數據的技術相匹配更是如此。
未來的研究可能會開發更高分辨率的IPH需求數據，將行業平均數據擴展到單個設施的信息，例如運行時間表，過程溫度要求以及一段時間內設備級別的供熱負荷。
連同設施級別的數據，未來的研究可能會探索熱能存儲選項和大小，以最大程度地減少熱損失。分析人士強調，存儲是一種潛在的選擇，可以通過在不需要時存儲能量并在沒有陽光的情況下進行分配來幫助平衡需求。
最后，未來的研究應考慮如何最好地將太陽能工業過程熱能技術整合到工業運營中，可能包括開發決策工具，用于設施與傳統技術比較解決方案，跟蹤安裝及其性能以及與其他制造子行業合作。
NREL分析師科林·麥克米蘭（Colin McMillan）說：“現在，在美國，將太陽能用于工業過程熱的技術方面越來越明確，我們開始研究這些技術相對于傳統燃燒技術的經濟方面。” IPH太陽能研究負責人。“我們現在專注于這些系統的經濟和技術性能所需的條件，以與現有的燃燒技術相匹配。”
