如今，天然气和煤炭燃烧对工业过程热（IPH）或生产过程中的热传递到材料的需求最大。随着低成本太阳能光伏（PV）技术的出现，人们越来越将太阳能作为IPH选项和工业部门的脱碳途径。

但是，行业利润微薄和生产计划紧张，引发了人们对现场太阳能满足工业过程中所需温度的可靠性的质疑。这与其他因素一起，阻止了将太阳能用于现场使用，2019年太阳能仅占美国工业总能耗的0.8％。

为了更好地了解太阳能在所有行业中对工业过程供热的潜力，NREL分析师开发了更高分辨率的数据，以研究三种主要的IPH太阳能技术：非集中式集热器，集中式集热器和与光伏连接的电子技术及其能力考虑到相关最终用途和技术局限性，在美国所有县的所有行业中提供中低温度范围的现场工业过程加热。

研究结果发表在NREL技术报告中，并在交互式查看器中进行了总结，有助于为继续进行分析奠定基础，以最终使太阳能技术与IPH的特定要求匹配。

开发高分辨率数据

现有的工业过程热研究趋向于集中在高温，高能耗的过程上。此外，到目前为止，美国的太阳能分析还缺乏包括小时热量需求数据在内的更高分辨率的数据。

NREL研究人员在先前的报告中对县级行业进行了能源估算，然后将现有的能源数据分解为过程温度和最终用途类别，例如常规锅炉或热电联产。所得数据集代表了美国工业过程热需求所用燃烧燃料的最高分辨率估算。

分析人员还使用各种数据源开发了一组具有代表性的热负荷形状，以根据行业，设施规模和季节来捕获不同操作时间表下每小时过程热需求的差异。分析中还包括其他过程级别的详细信息，包括平均设备效率。

最后，为了考虑太阳能资源的可用性和可能限制系统开发的土地使用限制，分析人员使用了NREL的系统顾问模型（SAM）和可再生能源潜力（reV）模型来计算连续美国所有县的太阳能发电量。

进一步匹配源和需求

根据太阳能的发电潜力，地形特征，土地使用限制和系统性能，分析人员确定，太阳能产业过程中的热量有很多机会，可以减少美国及其周边各县各行各业的燃烧燃料使用和排放。状态。

但是，这些机会受到太阳能发电满足IPH需求的能力的限制，而当IPH需求不足时，特别是对于昼夜不停运行的行业，IPH可能会发生这种情况。分析师指出，将太阳能技术与IPH每小时需求相匹配是当前的障碍，远比将IPH温度与具有现有数据的技术相匹配更是如此。

未来的研究可能会开发更高分辨率的IPH需求数据，将行业平均数据扩展到单个设施的信息，例如运行时间表，过程温度要求以及一段时间内设备级别的供热负荷。

连同设施级别的数据，未来的研究可能会探索热能存储选项和大小，以最大程度地减少热损失。分析人士强调，存储是一种潜在的选择，可以通过在不需要时存储能量并在没有阳光的情况下进行分配来帮助平衡需求。

最后，未来的研究应考虑如何最好地将太阳能工业过程热能技术整合到工业运营中，可能包括开发决策工具，用于设施与传统技术比较解决方案，跟踪安装及其性能以及与其他制造子行业合作。

NREL分析师科林·麦克米兰（Colin McMillan）说：“现在，在美国，将太阳能用于工业过程热的技术方面越来越明确，我们开始研究这些技术相对于传统燃烧技术的经济方面。” IPH太阳能研究负责人。“我们现在专注于这些系统的经济和技术性能所需的条件，以与现有的燃烧技术相匹配。”