Fakta a čísla: proč řešit teplo v chemii
Globální spotřeba
Globálně chemický průmysl spotřebuje přibližně 10 % veškeré průmyslové energie.
Podíl tepla
Podle IEA tvoří teplo 70–75 % konečné energetické spotřeby chemického průmyslu. Zbytek (25–30 %) připadá na elektřinu.
Teplotní kategorie
Nízkoteplotní teplo (<200 °C)
Destilace, sušení, rozpouštění
Střední a vysokoteplotní teplo (200–1000+ °C)
Jádro chemie: parní krakování, reforming metanu, výroba amoniaku, ethylenu, methanolu
EU27 - Podíl energie podle sektorů
Výroba amoniaku / hnojiv
Výroba ethylenu / olefinů
Speciality a farmacie
Kontext: proč teď
Chemický průmysl řeší drahou elektřinu a nestálost OZE. V debatách se většinou mluví o ukládání energie do chemických vazeb (např. přes vodík, který je nutným mezikrokem). To je důležitý směr, ale složitý a nákladný.
Existuje však druhá cesta:
- ✓vyrobit teplo z obnovitelné elektřiny
- ✓uložit jej do tepelných úložišť (TES)
- ✓a využít v chemických procesech, včetně systematického využití odpadního tepla
Jak to funguje
Výroba průmyslového tepla z elektřiny
- Elektrodové/odporové kotle – vysoká účinnost, rychlý náběh
- HT tepelná čerpadla (HTHP) – využijí odpadní teplo (50-80 °C) a „povýší" ho na 120-160 °C
Akumulace tepla (TES)
- Pára / horká voda – parní akumulátory pro minutové až denní vyrovnání
- Sensible HT-TES – cihly, sypaná lože >1000 °C
- Roztavené soli – modulární zásobníky pro MW výkony
Využití odpadního tepla
- MVR / recomprese par – snižují potřebu čerstvé páry
- Pinch přístup – mapování zdrojů a odběrů tepla v závodě
Kde to v chemii dává největší smysl
Parní sítě 3–20 bar
e-kotel + parní akumulátor pro špičky, HTHP pro základní zatížení
Destilace / evaporace
MVR/HTHP s TES pro vyrovnání šarží a cen elektřiny
Sušárny a horký vzduch
HT-TES (cihly/soli) pro nepřetržitý provoz
Tepelné oleje 200–350 °C
napájení z HT-TES
Vysokoteplotní jednotky
přímá elektrifikace topenišť a pecí, možnost kombinace s HT-TES
Pilotní projekty a reference
Yara (Norsko) × EnergyNest
Parní ThermalBattery™: ukládá energii z HP páry a uvolňuje ji jako LP páru pro špičky.
Více informací →Calgren × Rondo (USA)
HT-TES z cihel >1000 °C, využívá OZE elektřinu pro stabilní průmyslové teplo.
Více informací →BASF, SABIC, Linde (DE)
Elektricky vyhřívaný parní kraker v Ludwigshafenu, spuštěn 2024.
Více informací →Brenmiller bGen
Modulární TES pro horkou páru a olej, reference v energetice a průmyslu.
Více informací →Klíčová fakta
HTHP dnes, nové generace míří výš
Redukce emisí u elektrifikovaného krakování
HT-TES: výdrž hodiny až dny
Slovníček
- HTHP (High-Temperature Heat Pump)
- Tepelné čerpadlo pro výstupní teploty cca 120 až 160 °C a víc.
- TES (Thermal Energy Storage)
- Akumulace tepla – od parních akumulátorů po vysokoteplotní zásobníky.
- MVR (Mechanical Vapor Recompression)
- Mechanická recomprese páry pro snížení spotřeby čerstvé páry.
Další čtení
IEA – The Future of Heat Pumps
Komplexní analýza budoucnosti tepelných čerpadel
Guardian – Thermal Energy Storage
Přehled průmyslu tepelného ukládání energie
EnergyNest – ThermalBattery™
Technologie tepelných baterií
Rondo Energy – Heat Battery
Vysokoteplotní tepelné baterie
Brenmiller Energy – bGen ZERO
Modulární tepelné úložiště
Kyoto Group – Heatcube
Hybridní systémy tepelného ukládání