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ETH的副產品Synhelion正在商業化的太陽能熱高溫燃料(如航空燃料和氫)和已經進入與一些大公司合作生產水泥或航空燃料以逐漸接近100%的目標。
該公司最近的一次合作是與伍德公司的合作。伍德公司是世界電力工程的領導者，在將天然氣蒸汽轉化為合成氣生產氫氣方面有著悠久的歷史。這家擁有4萬名員工的公司現在已經開發出一項新技術，使用可再生能源代替化石燃料來提供蒸汽轉化所需的熱量
伍德技術發展總監Richard Spiers說:“我們將展示太陽能熱能可以用來驅動甲烷重整反應的概念。”“就能源收集的有效性而言，與Synhelion合作為我們提供了相當大的機會。”
兩家公司計劃，在位于Jülich室外的DLR太陽能試驗基地進行聯合技術試驗，集中太陽能熱(CST)提供用于氫重整的替代化石燃料的熱量。伍德公司正在首次測試其新的蒸汽轉化技術。
Synhelion將在其首次戶外“日曬”測試中，在1000°C下測試其高溫CST接收器，隨后將添加一個熱能存儲設備。“我們對性能相當有信心，”Lukas Geissbühler說，Synhelion熱力系統的負責人。“當然，與人工太陽相比，將我們的高溫接收器集成到天氣多變的戶外太陽場要復雜得多，但我們很期待這個挑戰。”
如果成功，他們的合作將為商業化太陽能氫提供一條快速的途徑，而且成本與今天的化石燃料相同。伍德的傳統蒸汽重整技術在效率方面處于市場領先地位，在全球120多個氫氣和合成氣工廠中使用，總裝機容量超過350萬標準立方米/小時(Nm3 / h)的氫氣。因此，當這種不依賴燃料的版本進行測試時，全球市場已經準備好了。
Geissbühler解釋說:“我們估計，通過我們的太陽能重整技術，每公斤氫氣可以降低到1歐元。”1歐元兌1美元略高于1美元，這甚至低于美國能源部生產綠色氫的成本目標3美元/公斤。
綠色氫技術
綠色(可再生)氫氣可以通過電或可再生的熱量產生。通過通電，可以從超純水(H2O)中電解出氫氣(H2)，如果電是100%可再生的，就是綠色氫氣。
但是，Synhelion和瑞士、德國、澳大利亞和日本的研發實驗室正在創新一種利用100%太陽能熱量的創新高溫熱化學技術，這種技術可能更有效。通過將數千個“太陽”(反射陽光的鏡子)集中在太陽能接收器上，產生高達1500°C的高溫，Synhelion可以使用氧化鈰氧化還原過程將氫從水中分離出來。這種基于熱量的太陽能熱化學甚至可以從硫酸(H2SO4)等復雜液體中分離氫。
然而，Synhelion說，綠色方法(電或熱)的最快替代方法是簡單地使用目前低成本的甲烷(CH4)蒸汽重整過程，除了替代900°C的太陽能熱來增加該過程提供的熱量。盡管它不是100%的可再生能源——因為甲烷仍然是一種化石燃料——但太陽能可以消除另外50%的排放。
Geissbühler解釋說:“我們正在與伍德公司合作，使這種太陽能轉化技術更快地推向市場，因為他們是絕對的轉化專家。”因此，太陽能轉化將是他們計劃的第一步，在兩年內使太陽能燃料和氫商業化。
太陽能蒸汽轉化
“我們的新技術旨在克服對燃燒作為主要熱能來源的依賴，在測試成功后，伍德將把這項技術商業化，”Spiers說。
“該公司意識到，進一步提高效率和可擴展性對引入氫作為能源轉型的燃料極其重要，這是我們創新技術的優勢。與太陽熱能耦合的主要優點是消耗和相關排放的突然減少。”
100%可再生氫與太陽能蒸汽重整
通過Synhelion的太陽能熱輸入和伍德的可再生蒸汽重整，蒸汽重整的熱量將是可再生的。“但除此之外，未來用于蒸汽重整的甲烷可能來自任何來源，”斯皮爾指出。甲烷的非化石燃料來源包括農業廢物、屠宰場和城市水處理。
Geissbühler補充說:“如果我們使用生物來源的甲烷，我們可以有效地抵消100%的碳。”
這兩家公司已經在這個項目上合作了四五年。Geissbühler表示:“事情變得更具體了，然后我們決定一起建造一個大型工廠。”“我們看到了迅速擴大規模的巨大潛力，這樣我們就能以具有競爭力的成本，以最先進的氫生產技術迅速進入市場。”
為了進行測試，兩家公司在DLR的Jülich太陽能測試場地租用了8萬平方米的戶外塔。“我們已經工作了幾個月，以開發研發設施，使它適合在德國現有的塔，”斯皮爾說。“這對他們兩人來說都是一個苛刻的工程項目，試圖將兩種技術集成到30米高塔樓頂部的一個現有房間中。”
熱能儲存是確保晝夜制氫所需的可靠性的最具成本效益的方法。Geissbühler解釋說，他們想在一個單槽溫躍層系統中使用陶瓷結構進行存儲。Synhelion公司的250千瓦太陽能接收器首次與伍德公司的75千瓦重整器耦合。
Spiers指出:“這個測試單元可以比這個測試更大。氫氣工業以標準的氫氣每小時(Nm3 / h)來生產。他說:“因此，我們通常在幾千到幾萬的訂單上工作，工廠的生產能力在3000到20萬Nm3 / h以上。”他估計這相當于一個CST。系統在9MW至600MW之間。
由于蒸汽重整需要熱量，伍德也在探索其他熱能可再生能源。他表示:“我們在整個氫產品組合中都有各種發展機會。”“太陽能是答案之一。但是能源的轉變不僅僅是一種能源或者一種氫的能源，會有無數種能源。所以我們正在研究一些技術，但是Synhelion的太陽系看起來很有前途。”
然而，他們都懷疑電解能否削減足夠的成本，與化石燃料或可再生蒸汽重整工藝競爭。“蒸汽甲烷改革目前正在設定成本標準，”Spiers說。“為了降低成本，電解機構不能超過一個臨界值來實現這種往返效率。”
Geissbühler表示:“我們能提供如此有競爭力的價格，是因為太陽能熱發電的效率遠遠高于光伏發電。”“在這個過程中，太陽能轉化為化學能的年轉化率約為30%，但如果使用電解的光伏發電，則為15%。”
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