Метан як сховище зеленої електроенергії (архів)
Інститут Фраунгофера представляє рішення
Йоганнес Кайзер
Найбільшою проблемою всіх відновлюваних джерел енергії, що постачають електроенергію, є їх недостатня ємність. Вітряна та сонячна енергія часто трапляються в часи, коли вони не потрібні. Зараз Інститут вітроенергетики та технологій енергетичних систем Касселя Фраунгофера представив рішення разом із Центром досліджень сонячної енергії та водню в Штутгарті.
Ідея звучить геніально просто: метан виробляється з електроенергії, яка є загальновідомим паливом, оскільки є основною складовою природного газу і може відносно легко зберігатися. Перш за все, електрика використовується для розділення води на кисень та водень за допомогою електролізу.
Зараз люди це досить добре засвоїли, навіть якщо процеси аж ніяк не були випробувані у великих промислових масштабах. Однак другий крок є вирішальним, каже Майкл Стернер з Інституту енергії вітру Фраунгофера в Касселі:
"Вся справа в хімічному процесі, хімічному процесі, який називається процесом Сабатьє. Ви берете водень і СО2. Вони реагують разом, утворюючи оксид вуглецю та воду. Окис вуглецю далі реагує з іншою частиною водню з утворенням метану, утворюючи СН4, який також виробляється знову вода. Це той самий процес, що і природа довго зберігає енергію ".
Кожна рослина використовує сонячну енергію для перетворення вуглекислого газу з повітря у зелене листя, тобто біомасу, за допомогою фотосинтезу. Звичайно, кожне перетворення енергії коштує енергії. Залишається питання, скільки енергії вітру або сонячної енергії витрачається на метанацію, і наскільки ефективним є цей процес. Перш за все, електроліз, тобто виробництво водню, з’їдає чверть відновлюваної електроенергії, за словами Майкла Шпехта з Центру сонячної енергії та досліджень водню в Штутгарті:
"Цей водень тепер подається в наступну реакцію метанації, і там відбувається екзотермічна реакція, тобто" знищується "невелика частина енергії. Я б сказав, що 60 відсотків використаної електроенергії згодом доступно у формі метану . "
Втрати енергії на 40 відсотків краще, ніж на 100 відсотків, як це відбувається в даний час із збільшенням частоти, наприклад, коли енергії вітру занадто багато, а вітряні турбіни доводиться вимикати, оскільки ніхто не може придбати електроенергію. Чим більше пропонується зеленої електроенергії, тим частіше вона виробляється в періоди, коли вона потрібна лише частково. Сонце випалює сонячні елементи вдень, але електроенергія в основному використовується ввечері для світла, телевізора та побутової техніки. Без зберігання частина цієї денної енергії буде втрачена. А метан є хорошим проміжним середовищем для зберігання.
Зараз, звичайно, для цього процесу потрібен вуглекислий газ. Загальновідомо, що цього не бракує. Навіть якби одна можливість використовувати вуглекислий газ, що виділяється вугільними електростанціями, компанія, що базується в Штутгарті, воліла би підключити свою установку для випробувань на 12 мегават, заплановану на 2012 рік, до біогазової установки, оскільки біогаз складається з 60 відсотків метану та 40 відсотків вуглекислого газу. Якщо ви також перетворите вуглекислий газ у метан, ви можете майже вдвічі збільшити енергію, вироблену біогазовою установкою. Пізніше вуглекислий газ також може витягуватися з повітря. Однак це також коштує енергії, але, безумовно, було б привабливо з точки зору кліматичної політики, каже інженер Майкл Стернер:
"Якщо ви витягнете CO2 з повітря, а потім спалите його знову, він повернеться в атмосферу, але насправді він схожий на лист, як біомаса. Він витягує CO2 з повітря. Коли він згорить або виявиться компенсуючись, CO2 виходить назад у повітря, і у вас є нейтральне для CO2 джерело енергії ".
Вічний цикл. В принципі, в атмосферу не викидається додатковий вуглекислий газ. Залишається питання, чому б вже не використовувати водень, отриманий для накопичення енергії, замість того, щоб продовжувати додатковий та складний етап процесу. На це є безліч причин. З одного боку, не існує інфраструктури для водню, яка вже існує для природного газу, тобто підземні сховища, розподільна мережа, опалення на природному газі або транспортні засоби на природному газі.
"Крім того, метан має втричі більшу щільність енергії по відношенню до об'єму, тобто, якщо ми хочемо зберігати водень під землею, нам потрібно втричі більше місця, ніж із природним газом. Технологія природного газу доступна, технологія зберігання також випробувана і є сучасною. На жаль, це не так з воднем, і водень дуже важко зберігати, він також дуже вибухонебезпечний і витікає легше, ніж природний газ ".
Процес ще перебуває в зародковому стані, але як тільки його застосовують у великих масштабах, дослідники розраховують з ціною близько дев'яти центів за кіловат-годину метанової електроенергії. Це відповідає ціні на біогаз.