Teake Zuidema
Het bedrijf Heliogen heeft in de Mojave woestijn in Californië een CPS (concentrated solar power)-installatie in gebruik genomen die zonlicht benut om in een zonne-oven temperaturen te scheppen van meer dan 1.000°C. Volgens Bill Gross, oprichter van Heliogen, lukt dit door de 400 zonnereflectoren die niet groter zijn dan een vierkante meter in real-time aan te sturen met machine-vision (camera’s) en kunstmatige intelligentie.
Vier camera’s in de top van de toren van de Heliomax houden continue de reflecties van de spiegels in de gaten. Die camera’s zouden smelten wanneer ze recht in de spiegels keken. Ze registreren daarom steeds de intensiteit van de halo’s op vier gelijke afstanden rondom een spiegel. Is de intensiteit van alle vier halo’s gelijk dan staat die reflector in een optimale positie om zonlicht te reflecteren naar de top van de toren.
De vier camera’s houden zo continu alle 400 spiegels in de gaten en algoritmen berekenen op ieder gegeven moment de optimale positie van iedere spiegel. Volgens Gross gebruikt dit ‘closed-loop’ systeem een hoeveelheid computing-power die vier jaar geleden nog ondenkbaar was.
Conventionele zonne-installaties opereren met veel grotere, gewelfde spiegels maar met veel minder precisie. Ze slagen er niet in temperaturen te maken hoger dan 565°C. Het concept van de Heliomax is geheim, maar volgens Gross is de oven in de top van de toren een plaat van silicium-carbide die zo groot is als de ring bij basketbal en die witheet gloeit wanneer de spiegels er 300 kW doorjagen.
Heliogen wil de hitte van de Heliomax benutten om fossiele brandstoffen, en daarmee CO2 emissies, te verbannen uit industriële processen die niet of moeilijk geëlektrificeerd kunnen worden. De productie van staal, cement en plastic zijn nu verantwoordelijk voor 20 % van alle CO2-emissies. Lukt het de temperatuur van de Heliomax op te voeren tot 1.500°C, dan wordt het zelfs mogelijk groenere waterstof te maken door methaan te verhitten zonder zuurstof.
Professor Ad van Wijk noemt het een goed idee om zonder CO2 emissies proceswarmte te maken voor de chemische en metaal industrie. ‘Het betekent wel dat je met zo’n zonne-installatie pal naast de betreffende fabriek moet zitten. Verder heb je hiervoor directe instraling van de zon nodig en in Nederland hebben we dat nu eenmaal heel weinig. Bovendien draaien fabrieken 24 uur per etmaal, dus ook ’s nachts.’
Gross onderkent het 24-uur probleem. Hij denkt daarom dat de een commerciële versie van de Heliogen zonneoven het best gebruikt kan worden in combinatie met conventionele boilers die hitte leveren wanneer de zon niet schijnt. Hij zegt in een interview met CNN dat een cementfabriek op deze wijze de CO2 emissies met 60 % kan terugdringen.
Heliogen heeft reeds een kleine cementoven getest in de toren van de Heliomax waarmee het lukte koolstof-intensieve stap van verkalking uit te voeren. Vooral de Amerikaanse media bejubelen dit als een technische doorbraak. Het Europese Solpart project heeft echter in de Odeillo zonneoven in Frankrijk ook al eens een calcinatie proces uitgevoerd met behulp van zonlicht.
Heliogen ontvangt o.a. financieel steun van de Amerikaanse miljardairs Patrick Soon-Shiong en Bill Gates. De Microsoft-oprichter stelt in een verklaring dat de ontdekking van Heliogen de weg opent naar zero-carbon versies van staal, cement en andere producten die samen verantwoordelijk zijn voor meer dan 20 % van alle CO2 emissies in de wereld.
De claim van Gates over het maken van staal en cement zonder enige CO2 emissies is volgens Van Wijk overdreven. Hij merkt op dat zowel de productie van staal als die van cement feedstock CO2-emissies hebben. Deze industriële processen produceren CO2 onafhankelijk van de gebruikte energiebron. In cementinstallaties veroorzaakt het verbanden van fossiele brandstoffen niet meer dan 40 % van alle CO2-emissies.
Het is niet duidelijk of de door Heliogen ontwikkelde technologie ook gebruikt kan worden om conventionele CPS-centrales te laten opereren met hogere temperaturen.
