Компания Holcim завершила установку двух тепловых батарей Joule Hive на одном из своих цементных предприятий в рамках сотрудничества с компанией Electrified Thermal Solutions (ETS) для испытания электрического нагрева промышленных процессов вместо полной зависимости от газа или угля. В объявлении не указаны предприятие или его местоположение, однако этот проект означает переход технологии от демонстрационного этапа к промышленному применению у одной из крупнейших цементных компаний мира.
ETS — компания, выделившаяся из Массачусетского технологического института (MIT), — разрабатывает тепловые батареи, использующие огнеупорные кирпичи, химический состав которых был изменён за счёт добавления большего количества оксидов металлов, что делает их электропроводными. При прохождении тока кирпичи нагреваются до 1800 градусов Цельсия — по словам компании, такой уровень подходит для применения в производстве цемента, стали, стекла и химикатов, а также для производства пара.
Как работает Joule Hive?
Кирпичи укладываются внутри изолированного контейнера размером примерно с лифт, и контейнер сохраняет тепло до трёх дней. ETS заявляет, что эффективность процесса составляет 95%, а систему можно заряжать за счёт избытка возобновляемой электроэнергии или в часы низкого спроса на электросеть. Это свойство позволяет разделить время потребления электроэнергии и время использования тепла на промышленном предприятии.
Цементной промышленности требуется высокотемпературное тепло, которое трудно обеспечить с помощью традиционных технологий электрического нагрева, поэтому сжигание топлива долгое время оставалось стандартным вариантом. Согласно источнику, около 20% мирового энергопотребления приходится на так называемое технологическое тепло — тепло, используемое в таких отраслях, как производство цемента, стали и алюминия. По данным источника, на цемент приходится около 8% глобальных выбросов углекислого газа.
От испытаний к промышленному внедрению
Проекту Holcim предшествовала коммерческая система Joule Hive в Southwest Research Institute в городе Сан-Антонио, которая проработала более 1000 часов. ETS сочла результаты этого испытания доказательством работоспособности технологии перед переходом к проекту Holcim. Согласно соглашению, Holcim также станет инвестиционным партнёром ETS, а стартап рассчитывает в будущем расширить это сотрудничество.
Ram Muthu, руководитель направления операционного совершенствования в Holcim, заявил, что внедрение технологии позволяет компании оценить возможности электрического промышленного тепла в рамках стратегии декарбонизации процессов с высокими температурами. В свою очередь, Daniel Stack, генеральный директор ETS, назвал проект важным шагом в переводе электрического нагрева цемента и бетона от демонстрации к практическому применению.
Что меняется на практике?
Эта новость не означает, что цементная промышленность стала безэмиссионной, поскольку значительная часть выбросов цементного производства возникает в результате химической реакции превращения известняка в клинкер, а не только из-за сжигания топлива. Поэтому тепловые батареи Joule Hive могут устранить выбросы, связанные с технологическим теплом, но не решают проблему всех источников выбросов в отрасли.
Другим примером применения технологии является завод Ashland по производству химикатов в городе Калверт-Сити, штат Кентукки, где проект по внедрению батарей получил в 2024 году софинансирование в размере до 35 миллионов долларов от Министерства энергетики США. Проект направлен на замену котлов, работающих на метане, и, согласно Министерству энергетики, должен сократить выбросы, связанные с производством пара, примерно на 70%. Экономическая эффективность технологии ETS при работе в широком масштабе и доступность электроэнергии с низким уровнем выбросов остаются вопросами, ответы на которые даст фактическая эксплуатация на нескольких промышленных предприятиях.