Palivo zo vzduchu, vody a svetla Vedci vyvíjajú petrolej šetrný ku klíme - Znalosti -
Nová technológia mení oxid uhličitý, vodu a slnečné svetlo na petrolej šetrný k podnebiu. Je to riešenie pre nízkonákladové lety?
Doteraz nevyriešeným problémom opatrení na boj proti zmene podnebia je letecká doprava: v prúdových turbínach po celom svete horí okolo šesť miliónov barelov alebo takmer miliarda litrov petroleja. A to každý deň. Každý rok to je asi 350 miliárd litrov, ktoré sa v súčasnosti vyrábajú takmer výlučne z ropy a ktoré preto podporujú globálne otepľovanie obrovským množstvom oxidu uhličitého.
Zatiaľ čo energetická transformácia prinajmenšom predznamenala výrobu elektriny a energie na vykurovanie, v premávke na ceste alebo na vode sa zdalo, že v najbližších desaťročiach nebude v dohľade žiadna náhrada za petrolej, prinajmenšom za diaľkové lety prakticky bez alternatívy. Teraz však Christian Sattler z Nemeckého leteckého a kozmického strediska (DLR) v Kolíne nad Rýnom a jeho kolegovia chcú vyrábať petrolej udržateľným spôsobom z oxidu uhličitého, vody a sily slnečného žiarenia.
Energia a podnebie na pozadí značky Tagesspiegel
Postupné vyraďovanie uhlia, zmena podnebia, prepojenie sektorov: briefing pre energetický a klimatický sektor. Pre osoby s rozhodovacími právomocami a odborníkov z oblasti obchodu, politiky, združení, vedy a mimovládnych organizácií.
Táto technológia zatiaľ funguje iba v rozsahu litrov. „Za desať až 15 rokov sa však javia ako možné priemyselné závody, ktoré dokážu udržateľne vyrobiť 300 000 litrov petroleja denne,“ hovorí Christian Sattler.
Neexistuje žiadna kultivačná plocha pre bio-petrolej
Je pravda, že petrolej sa už napríklad vyrábal udržateľne z rastlín. Ale na pestovanie týchto plodín jednoducho nie je dostatok miesta. Letecká spoločnosť „Air New Zealand“ pred desiatimi rokmi počítala s tým, že desať percent plochy Nového Zélandu bude potrebných na výrobu iba biokerozínu pre domácu leteckú dopravu.
Letecké palivo z poľa je preto ťažko praktické. Samozrejmosťou je tiež možnosť použiť prebytočnú elektrinu zo solárnych a veterných elektrární na rozdelenie vody na vodík a kyslík a následný proces vodíka s oxidom uhličitým na petrolej a ďalšie kvapalné palivá. Inžinieri a vedci však vedia, že v každom jednotlivom kroku takýchto procesov dodáva požadovaný produkt iba časť použitej energie a často oveľa väčší zvyšok sa v zásade stratí.
Ak vedci vynechajú prvý krok, v ktorom sa elektrina vyrába z vetra alebo slnečného žiarenia, a vyrábajú požadovaný vodík priamo zo slnečnej energie bez toho, aby prechádzali elektrinou, šetria energiu a náklady rovnakou mierou.
Štepenie vody svetlom
Normálne slnečné lúče však nie sú ani zďaleka natoľko, aby rozdelili vodu na vodík a kyslík. „Potrebujeme na to vysoké teploty a chemickú reakciu,“ vysvetľuje Christian Sattler. Vedci v odbore DLR sa môžu spoľahnúť na osvedčené metódy. Chemici poznajú niekoľko stoviek reakcií, pri ktorých kovy alebo iné prvky absorbujú kyslík. V projekte „SUN-to-LIQUID“, ktorý je spolufinancovaný Európskou úniou a Švajčiarskom, používajú kovy vzácnych zemín „Cer“ výskumníci z DLR, Švajčiarskeho federálneho technologického inštitútu (ETH) v Zürichu a ďalších inštitúcií.
Spočiatku existuje atóm kyslíka pre každý atóm céru, v priebehu reakcie tento oxid céru vytrhne atóm kyslíka z vody pri veľmi vysokých teplotách. Cér má teraz ako partnerov dva atómy kyslíka, zatiaľ čo z vody zostáva iba vodík. Pri veľmi podobnom procese získava oxid céru tiež atóm kyslíka z oxidu uhličitého a pri tomto procese produkuje oxid uhoľnatý.
Plyn sa mení na petrolej
V súhrne plyny vodík a oxid uhoľnatý vznikajú z vodnej pary a oxidu uhličitého. Chemici túto zmes nazývajú „syntéznym plynom“ z dobrého dôvodu: je možné ju použiť na výrobu kvapalných palív, ako je petrolej a benzín, pomocou „Fischer-Tropschovho procesu“, vyvinutého v 20. rokoch 20. storočia a používaného v priemyselnom meradle v rôznych krajinách od Nemecka po Južnú Afriku. „.
Vedci DLR a ETH teraz používajú tento proces s niekoľkými úpravami na výrobu petroleja zo syntetického plynu v testovacom zariadení postavenom špeciálne pre tento účel v Móstoles, juhozápadne od španielskeho hlavného mesta Madrid.
Vedci pokračujú v ohrievaní tuhého oxidu céru, ktorý je nabitý dostatkom ďalšieho kyslíka, na asi 1500 stupňov Celzia. Tým sa uvoľní kyslík, ktorý sa môže použiť ako cenná surovina pre rôzne procesy. Oxid céru potom môže produkovať ďalší syntetický plyn. Vedci vytvárajú vysoké teploty potrebné pre takzvané „solárne veže“, okolo ktorých sú usporiadané veľké polia so zrkadlami, ktoré presne zameriavajú dopadajúce slnečné svetlo na reaktor zabudovaný do tejto veže. Vedci DLR hrajú kľúčovú úlohu pri vývoji technológie pre tieto solárne veže od 80. rokov; dnes tieto systémy v Španielsku už teraz dodávajú veľké množstvo solárnej energie.
Podnikanie pre regióny, kde inak kvitne iba teplo
Solárne veže sa najlepšie hospodárne prevádzkujú v suchých oblastiach sveta, kde je obloha väčšinou bezoblačná. V okolí strednej Európy sú ideálne juh Španielska alebo púštne oblasti severnej Afriky a Arabského polostrova.
V krajinách ako Maroko, kde solárne a veterné elektrárne už vyrábajú elektrinu vo veľkom pre svoju vlastnú potrebu, ale aj na export, by také solárne veže mohli v budúcnosti vyrábať petrolej pre letectvo. Vhodné sú ale aj iné suché oblasti, napríklad v strednej Ázii, Južnej Afrike, Austrálii a Severnej a Južnej Amerike.
Aj v chladnejších oblastiach, v kanadskej provincii Alberta, už existuje taká solárna elektráreň v suchých oblastiach známa ako „badlands“. Odborníci z Bauhaus Luftfahrt e. V. „všetkých vecí. Toto združenie bolo založené spoločne Bavorskom a významnými leteckými spoločnosťami ako Airbus a MTU v roku 2005 a odvtedy sa zaoberalo budúcnosťou mobility a predovšetkým letectva.
Dnešná cena petroleja je 60 centov za liter, 128 centov by pochádzalo z trvalo udržateľnej výroby
Vedci potrebujú ako prísady pre udržateľný petrolej získaný týmto spôsobom čistú vodu. „Môžete použiť morskú vodu alebo znečistenú vodu, ktorá sa čistí odpadovým teplom zo systému,“ vysvetľuje výskumník DLR Christian Sattler. Druhou zložkou je oxid uhličitý, ktorý sa údajne extrahuje zo vzduchu. Doteraz to bolo pomerne náročné na čas.
Vedci z Technologického inštitútu v Karlsruhe (KIT) však v súčasnosti vyvíjajú veľké systémy, ktoré tento proces výrazne zlacňujú. Za desať rokov by tieto procesy mohli vyrobiť okolo 300 000 litrov petroleja denne v zariadení, ktoré pokrýva 38 štvorcových kilometrov veľkosti malého mesta.
Podľa štúdie Bauhaus Luftfahrt e.V. by liter petroleja z takýchto systémov mohol stáť 2,23 eura. V. potom náklady. Za veľmi priaznivých podmienok by sa náklady mohli dokonca znížiť na 1,28 eura za liter. A ak je možné kyslík ako vedľajší produkt predať, bolo by možné ďalšie zníženie nákladov.
Pretože petrolej zo surovej ropy v súčasnosti stojí okolo 60 centov za liter a náklady na palivo tvoria iba menšiu časť letových nákladov, je pravdepodobné, že ceny leteniek mierne stúpnu len pri prechode na udržateľný petrolej zo solárnych veží.
„Tento proces tiež vyvíjame ďalej,“ vysvetľuje výskumník DLR Christian Sattler. Namiesto oxidu céru by sa na chemickú reakciu na odstránenie kyslíka z vody a oxidu uhličitého mohli použiť iné materiály, napríklad perovskitové minerály, ktoré obsahujú kovy a kyslík a sú podstatne lacnejšie. „Oxidy síry, ktoré sa už vyrábajú pri ťažbe kovov z rúd, by mohli byť obzvlášť zaujímavé,“ hovorí Christian Sattler.
viac na túto tému
Biokerozén v leteckej doprave Udržateľný, ale drahý
S petrolejom zo solárnych veží mohli lietadlá stále lietať v budúcnosti priaznivej pre podnebie. Trh ukáže, či to umožní aj lacné lacné lety.