Гориво от въздух, вода и светлина Изследователите разработват благоприятен за климата керосин - Знания -
Нова технология превръща въглеродния диоксид, водата и слънчевата светлина в благоприятен за климата керосин. Това ли е решението за нискотарифни полети?
Нерешен досега проблем в мерките за борба с изменението на климата е въздушният трафик: около шест милиона барела или почти един милиард литра керосин изгарят в реактивни турбини по целия свят. И това всеки ден. Всяка година това е около 350 милиарда литра, които в момента се произвеждат почти изключително от суров нефт и които следователно подхранват глобалното затопляне с огромни количества въглероден диоксид.
Докато енергийният обрат най-малко е бил предвестен в производството на електричество и отоплителна енергия, в движението по пътя или по водата, изглежда няма заместител на керосина през следващите няколко десетилетия, поне на практика без алтернатива на полетите на дълги разстояния. Но сега Кристиан Сатлър от Германския аерокосмически център (DLR) в Кьолн и колегите му искат да произвеждат устойчив керосин от въглероден диоксид, вода и силата на слънчевата светлина.
Tagesspiegel Фонова енергия и климат
Поетапно премахване на въглищата, изменение на климата, свързване на сектори: Инструктаж за енергийния и климатичния сектор. За вземащите решения и експерти от бизнеса, политиката, асоциациите, науката и неправителствените организации.
Засега тази технология работи само в литровия диапазон. „След десет до 15 години обаче изглеждат възможни промишлени инсталации, които могат да произвеждат устойчиво 300 000 литра керосин на ден“, казва Кристиан Сатлър.
Няма площ за обработка на био-керосин
Вярно е, че керосинът вече е произведен по устойчив начин например от растения. Но просто няма достатъчно място за отглеждане на тези култури. Авиокомпанията "Air New Zealand" изчисли преди десет години, че десет процента от площта на Нова Зеландия ще са необходими за производството само на био-керосин за вътрешен въздушен трафик.
Следователно авиационното гориво от полето едва ли е практично. Разбира се, има и възможност за използване на излишък от електричество от слънчеви и вятърни електроцентрали за разделяне на водата на водород и кислород и след това обработката на водорода с въглероден диоксид в керосин и други течни горива. Инженерите и изследователите обаче знаят, че във всяка отделна стъпка от такива процеси само част от използваната енергия доставя желания продукт и често много по-големият остатък по принцип се губи.
Ако изследователите прескочат първата стъпка, при която електричеството се произвежда от вятър или слънчева светлина, и произвеждат необходимия водород директно от слънчевата енергия, без да преминават през електричество, те спестяват енергия и разходи в еднаква степен.
Разделяне на вода със светлина
Нормалните лъчи на слънцето обаче не са достатъчно близо, за да разделят водата на водород и кислород. „За това са ни необходими високи температури и химическа реакция“, обяснява Кристиан Сатлър. Изследователите на DLR могат да се върнат към изпитани методи. Химиците познават няколкостотин реакции, при които металите или други елементи абсорбират кислорода. В проекта „SUN-to-LIQUID“, финансиран съвместно от Европейския съюз и Швейцария, изследователи от DLR, Швейцарския федерален технологичен институт (ETH) в Цюрих и други институции използват редкоземния метал „Cer“.
Отначало има кислороден атом за всеки цериев атом, в хода на реакцията този цериев оксид извлича кислородния атом от водата при много високи температури. Сега церият има два кислородни атома като партньори, докато от водата остава само водород. В много подобен процес, цериевият оксид също получава кислороден атом от въглеродния диоксид и генерира въглероден оксид в процеса.
Газът се превръща в керосин
Като цяло, газовете водород и въглероден окис се образуват от водни пари и въглероден диоксид. Химиците наричат тази смес „синтетичен газ” по основателна причина: от нея могат да се произвеждат течни горива като керосин и бензин, използвайки „процеса на Фишер-Тропш”, разработен през 20-те години на миналия век и впоследствие използван в индустриален мащаб в различни страни от Германия до Южна Африка ".
Изследователите на DLR и ETH сега използват този процес с няколко корекции за производство на керосин от синтетичен газ в тестово съоръжение, построено специално за това в Мостолес, югозападно от испанската столица Мадрид.
Изследователите продължават да загряват твърдия цериев оксид, който е зареден с много допълнителен кислород, до около 1500 градуса по Целзий. Това освобождава кислород, който може да се използва като ценна суровина за различни процеси. След това цериевият оксид може да произвежда допълнителен синтез газ. Изследователите генерират високите температури, необходими за това, в така наречените „слънчеви кули“, около които са разположени големи полета с огледала, които фокусират падащата слънчева светлина точно върху реактора, вграден в тази кула. Изследователите на DLR играят ключова роля в разработването на технологията за тези слънчеви кули от 80-те години на миналия век; днес такива системи в Испания вече доставят големи количества слънчева енергия.
Бизнес за региони, където иначе цъфти само топлина
Слънчевите кули се управляват най-добре икономически в сухите региони на света, където небето е предимно безоблачно. В близост до Централна Европа, южната част на Испания или пустинните райони на Северна Африка и Арабския полуостров са идеални.
В страни като Мароко, където слънчевите и вятърните централи вече произвеждат електроенергия в голям мащаб за собствена употреба, но също и за износ, такива слънчеви кули могат да произвеждат керосин за авиацията в бъдеще. Но други сухи региони, например в Централна Азия, Южна Африка, Австралия и Северна и Южна Америка, също са подходящи.
Дори в по-хладните региони, в канадската провинция Алберта, вече има такава слънчева електроцентрала в сухите райони, известна като „лоши земи“. Експерти от Bauhaus Luftfahrt e. V. “на всички неща. Тази асоциация беше основана съвместно от Бавария и големи авиационни компании като Airbus и MTU през 2005 г. и оттогава се занимава с бъдещето на мобилността и преди всичко авиацията.
Днес керосинът струва 60 цента на литър, 128 цента ще дойде от устойчиво произведен
Изследователите се нуждаят от чиста вода, тъй като съставките на устойчивия керосин, получени по този начин. „Можете да използвате морска или замърсена вода, която се почиства с отпадъчната топлина от системата“, обяснява изследователят на DLR Кристиан Сатлър. Втората съставка е въглеродният диоксид, за който се твърди, че се извлича от въздуха. Досега това беше относително сложно.
Но изследователите от Технологичния институт в Карлсруе (KIT) в момента разработват големи системи, които правят този процес значително по-евтин. След десет години тези процеси биха могли да произвеждат около 300 000 литра керосин на ден в съоръжение, което обхваща 38 квадратни километра с големина на малък град.
Според проучване на Bauhaus Luftfahrt e.V., литър керосин от такива системи може да струва 2,23 евро. V. тогава струва. При много благоприятни условия разходите могат дори да бъдат намалени до 1,28 евро на литър. И ако страничният кислород може да бъде продаден, ще бъдат възможни допълнителни намаления на разходите.
Тъй като в момента керосинът от суров нефт струва около 60 цента на литър, а разходите за гориво съставляват само по-малка част от разходите за полет, цените на билетите трябва да се покачват умерено само при преминаване към устойчив керосин от слънчеви кули.
„Ние също така доразвиваме процеса“, обяснява изследователят на DLR Кристиан Сатлър. Вместо цериев оксид, за химичната реакция могат да се използват други материали за отстраняване на кислорода от водата и въглеродния диоксид, като перовскитни минерали, които съдържат метали и кислород и са значително по-евтини. „Сярните оксиди, които вече се получават при добив на метали от руди, биха могли да представляват особен интерес“, казва Кристиан Сатлър.
повече по темата
Биокеросин в въздушния трафик Устойчив, но скъп
С керосин от слънчевите кули самолетите все още могат да летят в климатично бъдеще. Пазарът ще покаже дали това ще направи възможни и евтини евтини полети.