Forskare vid University of South Australia har utvecklat en ny teknik som avsevärt kan minska industrins beroende av naturgas, kombinerar förnybar energi och låg kostnad termisk lagring för att leverera värme för industriella processer med hög temperatur.

Forskning visar att cirka 20 procent av de globala utsläppen av fossila bränslen för närvarande produceras av industrin, till stor del genom att bränna naturgas för att skapa värme för olika processer vid tillverkning av produkter som papper, kemikalier och mineralvaror.

Industrisektorn är den tredje största bidragsgivaren till utsläpp av växthusgaser i världen, och som sådan, utsätts för ett ökande tryck för att minska sitt koldioxidavtryck.

Forskaren Rhys Jacob, från UniSA:s Barbara Hardy Institute, förklarar att systemet som utvecklats av hans team kan leverera industriell värme vid temperaturer mellan 150 och 700°C med förnybar energi från sol eller vind i kombination med en ny metod för energilagring.

"Istället för att försöka lagra förnybar el i ett batteri, vårt system använder elektricitet för att generera värme och lagrar sedan värmen i en bädd av stenar och fasförändringsmaterial, så att den kan vara tillgänglig vid behov för högtemperaturapplikationer, säger Jacob.

"Vi kan för närvarande leverera temperaturer upp till runt 700°C, vilket är lämpligt för många processer i industrier som pappersmalning, lantbruk, mineralverksamhet och livsmedelsproduktion."

Förutom miljöfördelarna med utsläppsfri drift, systemet är också ekonomiskt konkurrenskraftigt, erbjuder potentiella besparingar mot allt mer instabila gaspriser och mer kostnadseffektiv lagring än batteriteknik.

"Gaspriserna har gått i taket på sistone, vilket är ett viktigt incitament för industrin att hitta alternativ, och att lagra värme är också en storlek eller två billigare än att lagra energi i batterier, säger Jacob.

Trots sin branschföränderliga potential, tekniken består av relativt grundläggande komponenter, vilket innebär att de initiala installationskostnaderna är låga, och löpande underhåll kräver ingen specialistkompetens eller dyra reservdelar.

"En viktig fördel med det här systemet är att nuvarande personal i de flesta verksamheter skulle kunna underhålla det utan någon utbildning, vilket säkerställer att det är extremt enkelt att integrera i en befintlig verksamhet, säger Jacob.

Denna enkla integration säkerställer också att systemet kan fungera i kombination med befintliga gaseldade värmeenheter, ger tillverkarna större flexibilitet och tillförlitlighet i produktionscykeln.

"Värmelagringskapaciteten i systemet bör vara tillräcklig för att täcka de flesta fluktuationer i förnybar energitillförsel, men om det ibland finns en brist, gas kan fortfarande föras online vid behov.

"Liknande, du kan använda vårt system som en förvärmare i applikationer som cementproduktion, som kräver lufttemperaturer upp till 1400°C.

"I båda dessa scenarier, kombinationen av vårt system med befintlig teknik kan leda till en betydande minskning av driftskostnader och växthusutsläpp, säger Jacob.

Forskargruppen har för närvarande en fungerande prototyp belägen vid Barbara Hardy Institute vid Mawson Lakes, och håller på att utveckla en andra, något förfinad version av systemet som borde passa för full kommersiell drift.

Annan forskning kring projektet leder till potentiellt banbrytande framsteg i termisk lagringskapacitet för fasförändringsmaterial och effektiviteten av värme-till-energi-omvandlingar, indikerar växande möjligheter för innovation inom närliggande områden.