2026年3月17日

 

• 德國航空航天中心（DLR）正在研究利用太陽能生產水泥。
• 使用人造太陽“Synlight”進行的測試已成功完成。
• CemSol計畫在減少二氧化碳排放方面具有巨大潛力。
• 關鍵領域：能源、聚光太陽輻射

 

水泥無所不在：地板、牆壁、天花板，甚至有時出現在研究人員的腦海中——但這並非壞事：德國航空航天中心（DLR）的研究人員正在研發環保水泥生產流程。利用聚光太陽能，未來這種高能耗的建築材料生產過程將變得更加環保。

水泥產業是全球最大的二氧化碳排放源之一。全球約8%的溫室氣體排放來自水泥生產，其中約60%源自於石灰石的煅燒。傳統的煅燒是水泥生產的關鍵步驟，目前幾乎完全依賴化石燃料。 CemSol計畫旨在利用太陽能熱能產生的高溫熱能取代此工藝，同時捕獲二氧化碳。本計畫採用閉環系統－鈣循環（CaL）來實現這一目標。這將使水泥這種不可或缺的建築材料得以持續使用。水泥是全球交易量最大的商品。

每生產一噸水泥就會產生約半噸二氧化碳。使用 CemSol 技術，根據具體應用，可避免煅燒過程中 90% 以上的二氧化碳排放，且不影響水泥品質。此外，煅燒過程是一個真正的閉環材料循環：零浪費，零損耗。氧化鈣被轉化回碳酸鈣，然後再次進行煅燒。

 

借助太陽的力量

德國航空航天中心 (DLR) 的研究表明，聚光太陽能熱輻射是最具成本效益的高溫熱源之一。利用太陽能可直接減少對昂貴且有害的化石燃料的依賴。此外，該技術是電加熱材料的一種極具吸引力的替代方案，從而避免了工業電氣化過程中可能出現的瓶頸。該技術還有助於增強德國設備製造商在全球永續高溫解決方案市場的競爭優勢。在歐盟內部，該技術在南部地區的應用將特別引人注目。

「更環保地利用資源的關鍵在於多種能源的混合利用。聚光太陽能可以高效地用於高溫應用，並且與再生能源電力相結合，可以使我們離這個目標更近一步，」德國航空航天中心未來燃料研究所的專案經理Gkiokchan Moumin說道。

 

技術重點：聚光日光煅燒反應器

作為該計畫的一部分，德國航空航天中心（DLR）建造了一套實驗測試系統。該系統以應用為導向，模擬了太陽能煅燒製程的核心零件。其重點在於驗證太陽能煅燒爐的反應器概念。為此，該系統使用了DLR的Synlight太陽能模擬器產生的聚光太陽光。

如果將專案中使用的1570公斤石灰石完全煅燒並燒結（熔融），則可得到幾乎相同數量的水泥和六倍數量的混凝土。這些材料足以建造一座佔地五平方公尺的方形小屋。

在為期數月的測試活動中，共進行了25次輻照測試，功率最高可達65千瓦。這是迄今為止規模最大的太陽能煅燒裝置。每小時有15至50公斤的石灰石顆粒被送入太陽能煅燒爐，並煅燒至100%。研究人員提取了90多個煅燒後的石灰石樣品，目前正在進行詳細分析。他們正在評估材料品質和製程的長期穩定性。此外，他們也利用電腦模擬研究反應器，以考察傳熱和石灰石顆粒的反應。由此獲得的數據將為該技術的進一步開發和規模化應用奠定基礎。

CemSol 計畫由德國聯邦經濟事務和能源部 (BMWE) 資助。

 

[照片]

(A) 反應器輻照。

在為期數月的測試活動中，共進行了 25 次輻照測試，功率等級最高可達 65 千瓦。這代表了迄今為止規模最大的太陽能煅燒廠。

(B) 迴轉鼓爐作業

作為該計畫的一部分，德國航空航天中心（DLR）建造了一套實驗測試系統。該系統以應用為導向，模擬了太陽能煅燒製程的核心零件。其重點在於驗證太陽能煅燒爐的反應器概念。為此，該系統使用了DLR的Synlight太陽能模擬器產生的聚光太陽光。