Керамичната и стъкларската промишленост са сред най-енергоемките индустрии изобщо. Изпичането на керамика и производството на стъкло изискват изключително висока температура — 1 000–1 600°C — постигана с огромно количество енергия. Соларната фотоволтаика е един инструмент, а концентраторните соларни технологии — друг, по-директен подход за тези процеси.
Профилът на потреблението в керамичното производство
Тухлени, керемидени, плочкови и порцеланови предприятия са сред "hard-to-abate" (трудно декарбонизируеми) индустрии. Пещите за изпичане работят непрекъснато при 900–1 200°C за строителна керамика и 1 300–1 400°C за порцелан.
Горивото за пещите е обикновено природен газ — директно изгаряне за топлина. Електроенергията захранва конвейерите, вентилаторите, дробилките, глинообработващото оборудване и осветлението.
Средно керамично предприятие с 100 работници консумира 1 000 000–3 000 000 kWh електроенергия годишно плюс значително количество природен газ. Соларната фотоволтаика адресира електрическата компонента.
Фотоволтаичните системи в керамичните заводи
Производствените сгради на керамичните предприятия имат обширни покривни площи — идеални за соларни инсталации. Соларна система от 300–600 kWp покрива 15–25% от електрическото потребление.
Характерно за производствения процес е, че поточните линии работят 24 часа (пещите не могат да се охлаждат и загряват ежедневно — огромни топлинни загуби). Соларното производство покрива само дневния сегмент — 30–40% от 24-часовото потребление при оптимални условия.
Стъкларската промишленост — специфичен случай
Стъкларниците са сред най-интензивните енергийни потребители. Стъклото се топи при 1 500–1 600°C в непрекъснато работещи стъкларски пещи — при спиране на пещта, повторното й стартиране е изключително скъпо (дни на нагряване).
Електрическото подпомагане (електрическо загряване в допълнение към газовото) е стандарт в съвременните стъкларски пещи. Тук соларната електроенергия може да участва в електрическата компонента — намалявайки разходите за ток при поддържащото електрическо нагряване в слънчевите часове.
Концентраторните слънчеви технологии (CSP) за керамичните пещи
Концентраторните соларни системи (CSP — Concentrating Solar Power) фокусират слънчева светлина върху малка повърхност, постигайки много висока температура. При достатъчен концентрационен коефициент, температурата от 1 000°C и повече е постижима — директно използваема за индустриални термични процеси.
Проекти в Испания, Израел и Австралия изследват CSP за директно захранване на индустриални пещи. За керамична промишленост с дневно производство (без нощна смяна), CSP е теоретично приложим за дневните производствени часове.
Тази технология е все още в научноизследователска фаза за директно промишлено приложение и не е готова за масово комерсиализиране, но представлява дългосрочна перспектива.
Водородът за декарбонизиране на пещите
Дългосрочната перспектива за декарбонизиране на керамичните и стъкларски пещи е преминаването към "зелен" водород като гориво вместо природен газ. Водородът гори без CO2 — само вода. Соларната система производство → електролизер → водород е пълният цикъл.
Тази концепция е в активна разработка в ЕС (иницитавата H2GLASS за стъкларска промишленост). Очакваните разходи правят реализацията реалистична след 2030–2035 г.
Пощата на традиционната Българска керамика
Тревненската, шуменската и бориловскатa резбарска и керамична традиция е уникален Български бранш. Малките занаятчийски ателиета с електрически пещи (по-малки и по-регулируеми от промишлените) са лесно захранвани от малки соларни системи.
Занаятчиен грънчар с 1–2 kWp соларна система и батерия захранва малката електрическа пещ директно от слънцето — буквално "керамика от слънцето".
Заключение
Керамичната и стъкларска промишленост са сред най-трудните за декарбонизиране сектори. Фотоволтаичните системи адресират електрическата компонента на потреблението — реална, но частична мярка. Дългосрочното решение минава през зелен водород за пещите и евентуално CSP технологии. Предприятията, инвестиращи в соларна фотоволтаика сега, намаляват текущите разходи и се позиционират за по-дълбоката декарбонизация, която предстои.