Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Zamiast węglem palą... żelazem. Dzięki temu do atmosfery nie trafia dwutlenek węgla

Recommended Posts

W jednym z holenderskich browarów testowana jest właśnie niezwykła instalacja grzewcza, która nie emituje dwutlenku węgla do atmosfery. Wszystko dzięki temu, że zamiast węgla spalane jest w niej... żelazo.

Próba podpalenie kawałka żelaza to karkołomne przedsięwzięcie, którego koszty nie są warte potencjalnych zysków. Jednak inaczej ma się sprawa z drobno sproszkowanym żelazem. Ono, po wymieszaniu z powietrzem, jest wysoce palne. Gdy spala się taką mieszaninę, dochodzi do utleniania żelaza. Gdy spalamy węgiel produktem utleniania tego pierwiastka jest szkodliwy dla atmosfery dwutlenek węgla. Gdy zaś spalamy żelazo, produktem utleniania jest Fe203, czyli.. rdza. Bardzo interesującą cechą rdzy jest fakt, że to ciało stałe, które bardzo łatwo odzyskać po procesie spalania. W ten oto sposób spalając drobno sproszkowane żelazo otrzymujemy jedyny odpad – rdzę – który bardzo łatwo się wychwytuje.

Gęstość energetyczna żelaza wynosi 11,3 kWh/L czyli jest lepsza niż gęstość energetyczna benzyny. Znacznie gorzej ma się sprawa z energią właściwą. Ta wynosi jedynie 1,4 kWh/kg. To oznacza, że na określoną ilość energii żelazny proszek zajmuje nieco mniej miejsca niż benzyna, ale jest on niemal 10-krotnie cięższy. Sproszkowane żelazo nie przyda się więc do zasilania samochodów czy domów. Jedak może okazać się świetnym rozwiązaniem dla przemysłu.

W przypadku wielu procesów przemysłowych energia elektryczna, którą możemy pozyskiwać m.in. z czystych źródeł, nie jest w stanie zapewnić odpowiedniego rodzaju energii cieplnej. Dlatego też naukowcy z Uniwersytetu Technologicznego z Eindhoven od lat pracują nad wykorzystaniem żelaza w roli czystego paliwa. W ubiegłym miesiącu w jednym z browarów uruchomili testową instalację, w której spalane jest sproszkowane żelazo.

Powstała w procesie spalania rdza może być ponownie wykorzystywana. Żelazo jest traktowane jak rodzaj akumulatora. Spalanie go rozładowuje, zamieniając żelazo w Fe203. Aby je ponownie załadować należy pozbawić ten związek tlenu, odzyskując żelazo, które można ponownie spalić.

Żeby jednak cały proces był bezemisyjny, również odzyskiwanie żelaza powinno takie być. Dlatego też holenderscy naukowcy testują obecnie trzy sposoby na jego odzyskanie. Jeden z nich polega na przetransportowaniu rdzy taśmociągiem do pieca, gdzie w temperaturze 800–1000 stopni dodawany jest wodór. Tlenek żelaza zamienia się w żelazo, wodór zaś łączy z tlenem dając wodę. Minusem tej metody jest ponowne stapiania się sproszkowanego żelaza w jedną warstwę, którą należy zmielić. W drugiej metodzie wykorzystywany jest standardowy reaktor fluidalny. Również dodawany jest wodór, jednak cały proces odbywa się w temperaturze 600 stopni Celsjusza. Dzięki temu żelazo pozostaje w formie sproszkowanej, jednak jego odzyskiwanie trwa dłużej. Trzecia i ostatnia metoda polega na wdmuchiwaniu tlenku żelaza i wodoru do komory reaktora, w której panuje temperatura 1100–1400 stopni. Dzięki wdmuchiwaniu żelazo pozostaje w formie sproszkowanej. To może być najlepsza z trzech wymienionych technologii, jest jednak nowa, więc najpierw trzeba udowodnić, że działa.

Oczywiście zarówno do wyprodukowania wodoru czy uzyskania odpowiedniej temperatury w reaktorze/piecu potrzebna jest energia. Jednak może być to energia elektryczna uzyskana z czystych źródeł.

Można się zastanowić, dlaczego zamiast żelaza nie spalać po prostu wodoru. Problem w tym, że wodór jest bardzo trudny i niebezpieczny w transporcie. Jego przechowywanie również nie jest łatwe, wymaga wysokich ciśnień i niskich temperatur. Sproszkowane żelazo może być łatwo i długo przechowywane i bardzo łatwo jest je przewozić z olbrzymich ilościach np. koleją.
Sproszkowane żelazo może więc w przyszłości zastąpić węgiel w wielu procesach przemysłowych. Będzie to wymagało przerobienia obecnych instalacji do spalania węgla na takie do spalania żelaza. Holenderscy naukowcy badają też, czy sproszkowane żelazo może posłużyć jako paliwo dla masowców, wielkich statków będących dużym źródłem emisji węgla z paliw kopalnych.

Profesor Philip de Goey z Uniwersytetu Technologicznego w Eindhoven mówi, że ma nadzieję, iż w ciągu najbliższych 4 lat powstanie pierwsza 10-megawatowa instalacja przemysłowa do spalania sproszkowanego żelaza, a w ciągu 10 lat pierwsza elektrownia węglowa zostanie przerobiona na elektrownię na żelazo.

 


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

O tym że żelazo będzie się robiło elektrolitycznie mowa jest zapewne od czasów Faradaja, na pewno 30 lat temu, już, już przy hydroelektrowniach miały powstawać duże elektrolizernie produkujące czyste żelazo albo i wodór.  Prawda jednak jest taka, że jak na razie dużo lepiej jest robić wodór z węglowodorów. Ślad węglowy tego procesu jak na razie nie będzie mały.

Ale może nie trzeba robić proszku żelaza - na pewno nie chciałbym mieszkać w pobliżu miejsca gdzie się przechowuje taki proszek - może wystarczą ziemniaki, trochę miedzi i żelaza....

https://youtu.be/jja8iHfWDAc

 

16 godzin temu, KopalniaWiedzy.pl napisał:

Profesor Philip de Goey z Uniwersytetu Technologicznego w Eindhoven mówi, że ma nadzieję, iż w ciągu najbliższych 4 lat powstanie pierwsza 10-megawatowa instalacja przemysłowa do spalania sproszkowanego żelaza, a w ciągu 10 lat pierwsza elektrownia węglowa zostanie przerobiona na elektrownię na żelazo.

Zastanawiam się kto finansuje takie pomysły? Ja bym nie dał grosza :D Ale trzymam kciuki i gratuluję, dociągnąć taki pomysł do wdrożenia w skali technicznej to niezwykły wyczyn. Jestem pewien, że wymagało to od nich, nomen omen, żelaznej determinacji.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Już były przeróżne takie , i pomysły , i instalacje. To może mielić całe samochody? Np piratów drogowych , i niech patrzą!:)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Najlepsze jest to, że ta instalacja powstaje w browarze. Czyli miejscu gdzie chyba nie potrzebne są temperatury powyżej 100'C i pewnie normalnie stosowane są grzałki elektryczne, zasilane np. z solarów, wiatraków lub elektrowni atomowej.

Dlatego możliwe, że ta instalacja jest akcją marketingową skierowaną do smartfoniarskiego, łykającego każdy kit społeczeństwa.

Share this post


Link to post
Share on other sites
W dniu 17.11.2020 o 01:26, KopalniaWiedzy.pl napisał:

Powstała w procesie spalania rdza może być ponownie wykorzystywana. Żelazo jest traktowane jak rodzaj akumulatora. Spalanie go rozładowuje, zamieniając żelazo w Fe203. Aby je ponownie załadować należy pozbawić ten związek tlenu, odzyskując żelazo, które można ponownie spalić.

Rżną głupa za publiczne pieniądze.
Do produkcji żelaza używa się węgla.
Przetwarzanie energii elektrycznej na pracę poprzez silnik cieplny to kolejna głupota jakich mało.
Jako elektryczne ogniwo metalowo-tlenowe lepiej działają cynk, aluminium i lit.
Tylko ekoreligia pozwala finansować idiotów udających naukowców.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
4 godziny temu, peceed napisał:

Do produkcji żelaza używa się węgla.

Dlatego ta metoda może mieć przewagę bo używa wodoru jako reduktora. Potrzebne jest tylko źródło taniego wodoru. Nie wypowiem się co do reszty, ale całość (kolejny raz) wygląda na prawdziwy koszmar technologa.

4 godziny temu, peceed napisał:

Jako elektryczne ogniwo metalowo-tlenowe lepiej działają cynk, aluminium i lit.
Tylko ekoreligia pozwala finansować idiotów udających naukowców.

Tak, ogniwa pozwalają prowadzić utlenianie w bardziej kontrolowany sposób. Zastanawia mnie dlaczego pominęli termity - to nie wymaga rozdrabniania, a składniki są dużo bezpieczniejsze i łatwiejsze w manipulacji niż wybuchowy proszek żelaza. Zresztą każdy proszek daje radę. Ja bym użył mąki - czysta ekologia :D

 

Mimo wszystko, nazywanie ich idiotami uważam za niezasłużone. Wdrożyli dość egzotyczne rozwiązanie, ja to szanuję.

Share this post


Link to post
Share on other sites
24 minutes ago, Jajcenty said:

Dlatego ta metoda może mieć przewagę bo używa wodoru jako reduktora. Potrzebne jest tylko źródło taniego wodoru.

Czy Pan jest informatykiem i żyje w świecie wirtualnym , złożonym z bitów a nie z pierwiastków?

 

Proces produkcji wodoru jest bardzo kosztowny. W skali przemysłowej robi się go z gazu ziemnego. W skali mniejszej - elektroliza wody. W skali laboratoryjnej - cynk+ kwas siarkowy.

Share this post


Link to post
Share on other sites
13 minut temu, banana napisał:

Czy Pan jest informatykiem i żyje w świecie wirtualnym , złożonym z bitów a nie z pierwiastków?

Robisz bardzo poważny błąd zakładając, że wszyscy są głupsi od Ciebie. Jestem chemikiem od 35 lat piszącym oprogramowanie na styku automatyka - biznes. 

13 minut temu, banana napisał:

Proces produkcji wodoru jest bardzo kosztowny. W skali przemysłowej robi się go z gazu ziemnego. W skali mniejszej - elektroliza wody. W skali laboratoryjnej - cynk+ kwas siarkowy.

A jak byś powiedział coś, czego jeszcze nie wiedzieliśmy? Czego nie rozumiesz w 'tani wodór'?  

p.s. Jak zaczynałem przygodę z chemią sto lat temu, to najbliższy aparat Kippa był w muzeum, a gazy w laboratorium otrzymywało się z ... butli.

Edited by Jajcenty

Share this post


Link to post
Share on other sites
9 godzin temu, Jajcenty napisał:

Mimo wszystko, nazywanie ich idiotami uważam za niezasłużone. Wdrożyli dość egzotyczne rozwiązanie, ja to szanuję.

Racja, idiotami są ludzie finansujący ich badania. To nie jest tak, że nie ma sensownych programów badawczych dla chemików. Jest o to trudniej niż dawniej, ale jeszcze daleko od momentu że jedynymi nowatorskimi polami badań są te dawniej pominięte jako bezsensowne.

9 godzin temu, Jajcenty napisał:

Zastanawia mnie dlaczego pominęli termity - to nie wymaga rozdrabniania, a składniki są dużo bezpieczniejsze i łatwiejsze w manipulacji niż wybuchowy proszek żelaza.

Przy termitach oczywistym i kłopotliwym pytaniem byłoby - po jaką cholerę używać tlenku żelaza jako utleniacza?
 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Nie widzę nic o wydajności energetycznej tego projektu, ale na oko jest dramatycznie niska.

Chyba bardziej wydajne będzie postawienie paneli fotowoltaicznych i nimi elektroliza wody, po czym palenie uzyskanym wodorem i tak w kółko

Share this post


Link to post
Share on other sites
Godzinę temu, tempik napisał:

Chyba bardziej wydajne będzie postawienie paneli fotowoltaicznych i nimi elektroliza wody, po czym palenie uzyskanym wodorem i tak w kółko

A to nie lepiej od razu prąd do silników podawać? Chcemy tym masowce napędzać, więc w charakterze akumulatora można by stosować koła zamachowe.

Cały układ ma wydajność nie większą niż panele. Żaglowce mają więcej sensu. Zakładając dużo taniego prądu można robić węglowodory z wody i dwutlenku węgla. Elektrownie musiałby wymrażać CO2 ze spalin i wysyłać do Afryki i Arabii do przerabiania na benzyny. Recykling CO2 na poziomie 50% powinien być łatwo osiągalny, resztę wymrażać po prostu z powietrza, albo korzystać z uprzejmości drzew i traw. 

Interesujące zadanie do policzenia, nadaje się na projekt semestralny z inżynierii chemicznej. Niestety nie potrafię nawet w przybliżeniu podać kiedy coś takiego mogłoby być opłacalne.

Share this post


Link to post
Share on other sites
12 hours ago, Jajcenty said:

Robisz bardzo poważny błąd zakładając, że wszyscy są głupsi od Ciebie. Jestem chemikiem od 35 lat piszącym oprogramowanie na styku automatyka - biznes. 

A jak byś powiedział coś, czego jeszcze nie wiedzieliśmy? Czego nie rozumiesz w 'tani wodór'?  

p.s. Jak zaczynałem przygodę z chemią sto lat temu, to najbliższy aparat Kippa był w muzeum, a gazy w laboratorium otrzymywało się z ... butli.

A od wczoraj piszesz w internetach, że trola pierwszy raz spotkałeś ?

Share this post


Link to post
Share on other sites
25 minut temu, banana napisał:

A od wczoraj piszesz w internetach, że trola pierwszy raz spotkałeś ?

Że niby żart? I ja to mam kupić? Wolne żarty. Podpowiadam: żeby podnieść nieco reputację i być traktowanym poważnie przez innych trzeba napisać coś z sensem. Czasami, w zależności od rozmiarów pierwszego wrażenia, trzeba napisać coś z sensem nawet kilka razy.

  • Like (+1) 1
  • Haha 1

Share this post


Link to post
Share on other sites
Godzinę temu, Jajcenty napisał:

A to nie lepiej od razu prąd do silników podawać?

Lepiej,

ale z tego co rozumiem idea jest taka żeby zmagazynować energię aby później jak będzie potrzebna wykorzystać. Jest nadwyżka prądu, odbiorcy w danej chwili nie pobierają to zamiast marnować potencjał lepiej zmagazynować energię np w wodorze z elektrolizy czy sproszkowanym żelazie. Poza tym piece i podobne ustrojstwa mają duże moce, za dużo żeby na bieżąco z paneli zasilać, chyba że jest tego hektary i pracuje się tylko w godzinach około południowych.

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
15 minut temu, tempik napisał:

Jest nadwyżka prądu, odbiorcy w danej chwili nie pobierają to zamiast marnować potencjał lepiej zmagazynować energię np w wodorze z elektrolizy czy sproszkowanym żelazie.

No tu to się najlepiej spisują elektrownie szczytowo pompowe. Najbardziej nam zależy na przenośnych wehikułach np. masowce. Opalanie kotłów masowca sproszkowanym metalem ma rzeczywiście zaletę bardzo niskiej emisji. Ja bym opalał prętami magnezowymi - dużo ciepła, nie ma problemu ze spalinami - sam pył tlenku magnezu. Dodatkowo magnez świetnie się pali w dwutlenku węgla produkując węgiel! Zdaje się że pali się również w piasku produkując krzem. Tak, grzanie magnezem ma bardzo wiele zalet. Nie mogę się doczekać :D

 

Edited by Jajcenty
  • Upvote (+1) 1

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 hours ago, Jajcenty said:

Ja bym opalał prętami magnezowymi - dużo ciepła, nie ma problemu ze spalinami - sam pył tlenku magnezu. Dodatkowo magnez świetnie się pali w dwutlenku węgla produkując węgiel! Zdaje się że pali się również w piasku produkując krzem.

Ciekawy pomysł. Robiłem kiedyś eksperymenty z wiórkami magnezowymi. Pięknie się palą oślepiającym blaskiem z domieszką UV :)

Share this post


Link to post
Share on other sites
8 godzin temu, tempik napisał:

ale z tego co rozumiem idea jest taka żeby zmagazynować energię aby później jak będzie potrzebna wykorzystać

Podstawowa idea jest taka, aby pobawić się za pieniążki z grantów.
A że da się to podpiąć pod technologię bezemisyjną, to pieniądz gorszy wypiera lepszy :P
 

W dniu 17.11.2020 o 01:26, KopalniaWiedzy.pl napisał:

Profesor Philip de Goey z Uniwersytetu Technologicznego w Eindhoven mówi, że ma nadzieję, iż w ciągu najbliższych 4 lat powstanie pierwsza 10-megawatowa instalacja przemysłowa do spalania sproszkowanego żelaza, a w ciągu 10 lat pierwsza elektrownia węglowa zostanie przerobiona na elektrownię na żelazo.

Pomyliłem się, po prostu im odbiło.  Albo jadą po bandzie z tymi grantami.

Share this post


Link to post
Share on other sites
11 godzin temu, Jajcenty napisał:

No tu to się najlepiej spisują elektrownie szczytowo pompowe.

owszem, jak są warunki to nie ma nic lepszego.

11 godzin temu, Jajcenty napisał:

Opalanie kotłów masowca sproszkowanym metalem ma rzeczywiście zaletę bardzo niskiej emisji. Ja bym opalał prętami magnezowymi - dużo ciepła, nie ma problemu ze spalinami - sam pył tlenku magnezu.

Ja tu widzę same problemy:

1. wartość opałowa - wodór 140 MJ/kg, ON 46 MJ/kg, a żelazo? tylko 5 MJ/kg.  To suche, krowie łajno ma 15 MJ/kg :)  może w tym kierunku lepiej iść?

2. ogień ze spalania metalów to zupełnie co innego niż to co mamy dotychczas. Wszystko co palimy łącznie z węglem jest spalaniem gazów czy oparów. przy metalach tego nie ma, trzeba pewnie nieźle kombinować żeby ciepło spalania przenieść na klasyczny kocioł. Jak ktoś ma ochotę to może przetestować problemy takiego spalania podgrzewając czajnik z wodą na stosie zimnych ogni :D

 

Edited by tempik

Share this post


Link to post
Share on other sites
59 minut temu, tempik napisał:

1. wartość opałowa - wodór 140 MJ/kg, ON 46 MJ/kg, a żelazo? tylko 5 MJ/kg.  To suche, krowie łajno ma 15 MJ/kg :)  może w tym kierunku lepiej iść?

Pewnie że tak! To przecież 100% odnawialne źródło. Wodór jest słaby, generalnie węglowodory są lepszym nośnikiem wodoru.

 

Godzinę temu, tempik napisał:

Wszystko co palimy łącznie z węglem jest spalaniem gazów czy oparów. przy metalach tego nie ma, trzeba pewnie nieźle kombinować żeby ciepło spalania przenieść na klasyczny kocioł.

Korzystamy z faktu iż Termodynamika to wiedźma i energia jest energia. W tym przypadku większość energii przekazywana jest przez promieniowanie. Oczywiście zostaje trochę podgrzanego azotu do rekuperacji. Generalnie to luźny pomysł, ale jeśli ktoś ma chęć sfinansować badania w tym kierunku, to ja chętnie wezmę kasę ;)

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
15 minut temu, Jajcenty napisał:

Wodór jest słaby, generalnie węglowodory są lepszym nośnikiem wodoru.

Albo amoniak.

Share this post


Link to post
Share on other sites
15 hours ago, Jajcenty said:

Że niby żart? I ja to mam kupić? Wolne żarty. Podpowiadam: żeby podnieść nieco reputację i być traktowanym poważnie przez innych trzeba napisać coś z sensem. Czasami, w zależności od rozmiarów pierwszego wrażenia, trzeba napisać coś z sensem nawet kilka razy.

Panie Jacenty, czy mogę Panu zadać intymne pytanie ? Czy Pan jeszcze może ?

1 hour ago, peceed said:

Albo amoniak.

I kwas mrówkowy
https://www.bbc.com/news/business-40403351
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0378775305000327?via%3Dihub

Share this post


Link to post
Share on other sites
3 minuty temu, banana napisał:

Czy Pan jeszcze może ?

Sorry, mam już chłopaka.

3 godziny temu, tempik napisał:

ak ktoś ma ochotę to może przetestować problemy takiego spalania podgrzewając czajnik z wodą na stosie zimnych ogni :D

Znalazłem! kiedyś znajomy metalurg coś plótł o grzaniu promieniowaniem - przypomniałem sobie i znalazłem https://pl.wikipedia.org/wiki/Piec_łukowy

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
51 minut temu, Jajcenty napisał:
55 minut temu, banana napisał:

Czy Pan jeszcze może ?

Sorry, mam już chłopaka.

Już od drugiego usera dostał kosza. Ciekawe kto będzie następny?;)

  • Haha 2

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 godziny temu, Jajcenty napisał:

Znalazłem! kiedyś znajomy metalurg coś plótł o grzaniu promieniowaniem - przypomniałem sobie i znalazłem https://pl.wikipedia.org/wiki/Piec_łukowy

To już trochę coś innego bo tu nie ma paliwa które spalasz. Ale wróćmy na Ziemię. Do grzania zacieru na bimber wystarczy jakaś biomasa, np. resztki z produkcji. a do mobilnych zastosowań to sie nie nadaje

1 godzinę temu, 3grosze napisał:

Już od drugiego usera dostał kosza. Ciekawe kto będzie następny?;)

spokojnie, każda potwora znajdzie swojego amatora :D

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Przestawienie światowego systemu energetycznego na źródła odnawialne będzie wiązało się z większą emisją węgla do atmosfery, gdyż wytworzenie ogniw fotowoltaicznych, turbin wiatrowych i innych urządzeń wymaga nakładów energetycznych. Jednak im szybciej będzie przebiegał ten proces, tym większe będą spadki emisji, ponieważ więcej energii ze źródeł odnawialnych w systemie oznacza, że źródła te będą w coraz większym stopniu napędzały zmianę. Takie wnioski płyną z badań, których autorzy oszacowali koszt zmiany systemu produkcji energii, liczony nie w dolarach, a w emisji gazów cieplarnianych.
      Wniosek z naszych badań jest taki, że do przebudowania światowej gospodarki potrzebujemy energii i musimy to uwzględnić w szacunkach. W jaki sposób by ten proces nie przebiegał, nie są to wartości pomijalne. Jednak im więcej zainwestujemy w początkowej fazie w zieloną energię, w tym większym stopniu ona sama będzie napędzała zmiany, mówi główny autor badań, doktorant Corey Lesk z Columbia University.
      Naukowcy obliczyli jaka będzie emisja gazów cieplarnianych związana z wydobyciem surowców, wytworzeniem, transportem, budowaniem i innymi czynnościami związanymi z tworzeniem farm słonecznych i wiatrowych oraz ze źródłami geotermalnymi i innymi. Do obliczeń przyjęto scenariusz zakładający, że świat całkowicie przechodzi na bezemisyjną produkcję energii.
      Jedne z wcześniejszych badań pokazują, że przestawienie całej światowej gospodarki (nie tylko systemu energetycznego) na bezemisyjną do roku 2050, kosztowałoby 3,5 biliona dolarów rocznie. Z innych badań wynika, że same tylko Stany Zjednoczone musiałyby w tym czasie zainwestować nawet 14 bilionów dolarów.
      Teraz możemy zapoznać się z badaniami pokazującymi, jak duża emisja CO2 wiązałaby się ze zbudowaniem bezemisyjnego systemu produkcji energii.
      Jeśli proces zmian będzie przebiegał w tym tempie, co obecnie – a zatem gdy pozwolimy na szacowany wzrost średniej globalnej temperatury o 2,7 stopnia Celsjusza do końca wieku – to do roku 2100 procesy związane z budową bezemisyjnego systemu produkcji energii będą wiązały się z emisją 185 miliardów ton CO2 do atmosfery. To dodatkowo tyle, ile obecnie ludzkość emituje w ciągu 5-6 lat. Będzie więc wiązało się to ze znacznym wzrostem emisji. Jeśli jednak tworzylibyśmy tę samą infrastrukturę na tyle szybko, by ograniczyć wzrost średniej temperatury do 2 stopni Celsjusza – a przypomnijmy, że taki cel założono w międzynarodowych porozumieniach – to zmiana struktury gospodarki wiązałaby się z emisją dodatkowych 95 miliardów ton CO2 do roku 2100. Moglibyśmy jednak założyć jeszcze bardziej ambitny cel i ograniczyć wzrost globalnej temperatury do 1,5 stopnia Celsjusza. W takim wypadku wiązałoby się to z wyemitowaniem 20 miliardów ton CO2, a to zaledwie połowa rocznej emisji.
      Autorzy badań zastrzegają, że ich szacunki są prawdopodobnie zbyt niskie. Nie brali bowiem pod uwagę emisji związanych z koniecznością budowy nowych linii przesyłowych, systemów przechowywania energii czy zastąpienia samochodów napędzanych paliwami kopalnymi przez pojazdy elektryczne. Skupili się poza tym tylko na dwutlenku węgla, nie biorąc pod uwagę innych gazów cieplarnianych, jak metan czy tlenek azotu. Zauważają też, że zmiana gospodarki wiąże się nie tylko z problemem emisji, ale też z innymi negatywnymi konsekwencjami, jak konieczność sięgnięcia po rzadziej dotychczas używane minerały, których złoża mogą znajdować się w przyrodniczo cennych czy dziewiczych obszarach, zauważają też, że budowa wielkich farm fotowoltaicznych i wiatrowych wymaga zajęcia dużych obszarów, co będzie wpływało na mieszkających tam ludzi oraz ekosystemy.
      Pokazaliśmy pewne minimum. Koszt maksymalny jest zapewne znacznie większy, mówi Lesk. Dodaje, że badania przyniosły zachęcające wyniki. Pokazują bowiem, że im szybciej i więcej zainwestujemy na początku, tym mniejsze będą koszty. Jeśli jednak wielkie inwestycje nie rozpoczną się w ciągu najbliższych 5–10 lat, stracimy okazję do znacznego obniżenia kosztów.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Trwający niemal przez cały obecny rok kryzys energetycznych spowodował, że do produkcji energii w większym stopniu zaczęto wykorzystywać węgiel, co spowodowało obawy o znaczne zwiększenie emisji dwutlenku węgla do atmosfery. Emisja rzeczywiście wzrosła w porównaniu z rokiem 2021, ale o mniej niż 1%. To znacznie mniej niż prognozowano i znacznie mniej niż wynosił wzrost ubiegłoroczny. A stało się tak dzięki bardziej intensywnemu użyciu źródeł odnawialnych oraz samochodów elektrycznych.
      Międzynarodowa Agencja Energetyczna (MAE, ang. IEA) poinformowała, że do końca bieżącego roku związana z produkcją energii emisja dwutlenku węgla do atmosfery wzrośnie o niemal 300 milionów ton w porównaniu z rokiem ubiegłym i wyniesie około 33,8 miliarda ton. To znacznie mniej niż wzrost o 2 miliardy ton, który miał miejsce w roku 2021. Za tegoroczny wzrost odpowiada głównie sektor produkcji energii elektrycznej oraz lotnictwa pasażerskiego.
      Analitycy MAE dodają, że tegoroczny wzrost emisji przekroczyłby 1 miliard ton, gdyby nie duże inwestycje w źródła odnawialne i rozpowszechnianie się samochodów elektrycznych. W wyniku rosyjskiej napaści na Ukrainę znacząco wzrosły ceny gazu, co spowodowało, że świat zaczął spalać więcej węgla. Jednak ta zwiększona emisja z węgla została w dużej mierze zniwelowana poprzez szersze użycie źródeł odnawialnych. W wyniku tego nieco poprawiła się światowa średnia emisji na jednostkę wyprodukowanej energii. To bardzo dobry prognostyk, gdyż wskazuje, że pogorszenie się tego wskaźnika w ubiegłym roku – co było spowodowane znacznym wzrostem emisji przy wychodzeniu gospodarki z kryzysu po pandemii – było tylko przejściowe i udało się utrzymać trend zmniejszania emisji na jednostkę energii. To bardzo ważne, gdyż po kryzysie finansowym z 2008 roku wskaźnik emisji na jednostkę wyprodukowanej energii pogarszał się przez wiele lat.
      Globalny kryzys energetyczny spowodowany inwazją Rosji na Ukrainę spowodował, że wiele krajów zaczęło zastępować gaz innymi źródłami energii. Optymistycznym zjawiskiem jest fakt, że energetyka słoneczna i wiatrowa uzupełniły większość niedoborów, dzięki czemu zwiększenie emisji spowodowane wykorzystywaniem węgla wydaje się zjawiskiem niewielkim i przejściowym. To oznacza, że emisja CO2 rośnie znacznie wolniej niż się obawiano i dochodzi do rzeczywistej strukturalnej zmiany w sektorze produkcji energii, komentuje dyrektor MAE Fatih Birol.
      W 2022 roku globalna produkcja mocy ze słońca i wiatru wzrosła w porównaniu z rokiem ubiegłym o ponad 700 TWh. To największy roczny wzrost w historii. Gdyby nie on, emisja CO2 byłaby w bieżącym roku o ponad 600 milionów ton wyższa. Ilość energii pozyskiwanej ze słońca i wiatru rośnie najszybciej w całym sektorze energetycznym. Mimo tego, w niektórych krajach – głównie w Azji – drugim najszybciej rosnącym źródłem energii jest węgiel. Dlatego też w bieżącym roku globalna emisja CO2 z węgla wzrośnie o ponad 200 milionów ton w porównaniu z rokiem ubiegłym.
      W Unii Europejskiej, pomimo zwiększenia zużycia węgla, spodziewany jest spadek emisji. Eksperci sądzą, że wzrost ilości energii wytwarzanej z węgla jest w UE tymczasowy, a w przyszłym roku do europejskiej sieci zostaną podłączone źródła odnawialne o łącznej mocy około 50 GW. W Chinach tegoroczna emisja pozostanie niemal na niezmienionym poziomie. Będzie to spowodowane spowolnieniem gospodarczym, suszą wpływającą na hydroelektrownie oraz przyłączaniem dużych ilości źródeł odnawialnych.
      Obok wspomnianych już hydroelektrowni, które w wielu regionach świata zmniejszyły produkcję energii z powodu suszy, kolejnym niskoemisyjnym źródłem, które dostarczyło mniej energii były elektrownie atomowe. Ich globalna produkcja zmniejszyła się w bieżącym roku o ponad 80 TWh. Za znaczną część niedoborów odpowiadały francuskie elektrownie atomowe, z których ponad połowa była wyłączona przez część roku. To zaś spowodowało zwiększenie produkcji energii z węgla i ropy.
      Analitycy spodziewają się, że w związku ze zmniejszonym wykorzystywaniem gazu emisja CO2 z tego źródła zmniejszy się w bieżącym roku o około 40 milionów ton. Znacząco zwiększył się jednak popyt na ropę naftową, przez co o około 180 milionów ton wzrosła emisja CO2 z tego źródła. Związane jest to przede wszystkim ze znoszeniem ograniczeń w podróżowaniu. Lotnictwo pasażerskie odpowiadało za około 75% wzrostu emisji z ropy naftowej i to pomimo tego, że emituje obecnie o około 20% CO2 mniej niż przed pandemią.
      Specjaliści podkreślają, że niepewność na światowym rynku gazu będzie kształtowała również przyszłoroczne trendy. Jednak zmiany strukturalne i spowodowany nimi spadek emisji CO2 na jednostkę energii są ewidentne. Dlatego też analitycy spodziewają się, że korzystny trend będzie kontynuowany, tym bardziej, że w wielu miejscach na świecie rządzący przyjęli ambitne projekty redukcji emisji. Mowa tutaj o US Inflation Reduction Plan, europejskim Fit for 55, japońskim Green Transformation oraz o ambitnych planach dotyczących czystej energetyki przyjętych przez rządy Chin i Indii.
      Ze szczegółami raportu MAE będziemy mogli zapoznać się w przyszłym tygodniu.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Teleskop Webba (JWST) zdobył pierwsze pewne dowody na obecność dwutlenku węgla w atmosferze egzoplanety. CO2 znaleziono w atmosferze gazowego olbrzyma znajdującego się w odległości 700 lat świetlnych od Ziemi. Odkrycie daje nadzieję, że Webb będzie w stanie wykryć i zmierzyć poziom dwutlenku węgla w atmosferach mniejszych podobnych do Ziemi planet skalistych.
      Planeta, o której mowa, to WASP-39b, gazowy olbrzym o masie niemal czterokrotnie mniejszej od masy Jowisza, za to o średnicy o 30% większej. Tak niska masa w porównaniu z tak dużą objętością jest częściowo spowodowana wysokimi temperaturami planety, sięgającymi 900 stopni Celsjusza. WASP-39 znajduje się 8-krotnie bliżej swojej gwiazdy niż Merkury Słońca. Obiega ją w ciągu zaledwie 4 ziemskich dni.
      Gazowy gigant został odkryty w 2011 roku, a dzięki teleskopom Hubble'a i Spitzera wiemy, że w jej atmosferze znajduje się para wodna, sód i potas. Dzięki niezwykłej czułości Webba w podczerwieni dowiedzieliśmy się właśnie o obecności CO2.
      Odkrycia dokonano dzięki urządzeniu NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph). Zarejestrował on światło macierzystej gwiazdy przechodzące przez atmosferę planety. Jako, że różne gazy pochłaniają fale światła o różnej długości, analizując spektrum docierającego do nas światła możemy dowiedzieć się, jakie molekuły obecne są w atmosferze. Webb zarejestrował spadek ilości docierającego światła w zakresie pomiędzy 4,1 a 4,6 mikrometrów. W ten sposób zdobyliśmy pierwszy jednoznaczny dowód na obecność dwutlenku węgla w atmosferze planety poza Układem Słonecznym.
      To bardzo ważne wydarzenie, będącym dowodem na czułość instrumentów Webba i możliwości całego teleskopu. Dotychczas bowiem nie dysponowaliśmy narzędziem, które pozwalałoby na rejestrowanie tak subtelnych zmian w spektrum pomiędzy 3 a 5,5 mikrometra w atmosferach egzoplanet. A to jest właśnie najbardziej interesujący nas zakres, gdyż w nim znajdują się pasma absorpcji takich gazów jak para wodna, metan czy właśnie dwutlenek węgla. Skoro zaś Webb udowodnił, że potrafi rejestrować te sygnały, powinien być w stanie zarejestrować je również w przypadku mniejszych skalistych planet. A obecność w ich atmosferach wody, metanu czy dwutlenku węgla może wskazywać na możliwość istnienia życia.
      Ponadto analiza składu atmosfery zdradza wiele istotnych informacji na temat pochodzeniu i ewolucji planet. Mierząc dwutlenek węgla możemy stwierdzić, jaki był stosunek gazów i materiału stałego podczas formowania się planety. W nadchodzącej dekadzie JWST dokona wielu podobnych pomiarów na różnych planetach. Dzięki temu dowiemy się, jak powstają planety i na ile unikatowy jest Układ Słoneczny, mówi Mike Line z Arizona State University.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Przed dwoma dniami prezydent Biden popisał Inflation Reduction Act, ustawę przewidującą wydatkowanie z federalnego budżetu 437 miliardów dolarów w ciągu najbliższych 10 lat. Przewidziano w niej 370 miliardów USD na energetykę odnawialną i inne technologie niskoemisyjne. Jednak najbardziej interesujące są przepisy dotyczące technologii produkcji wodoru. Z jednej strony dlatego, że przewidziano środki znacznie większe niż spodziewali się analitycy, z drugiej zaś, że przepisy nie wyróżniają żadnej technologii pozyskiwania wodoru. Specjaliści zajmujący się rynkiem wodoru mówią, że dzięki temu w końcu można będzie mówić o początku prawdziwej rewolucji wodorowej. Wodór można przecież wykorzystać zarówno jako paliwo napędzające pojazdy czy statki, jak i do produkcji energii elektrycznej zasilającej nasze domy.
      Ustawa przewiduje bowiem, że producenci wodoru mogą pomniejszyć należny państwu podatek, a wielkość tego pomniejszenia będzie zależała wyłącznie od ilości dwutlenku węgla emitowanego podczas produkcji wodoru. I tak producenci wykorzystujący najczystszą obecnie metodę pozyskiwania wodoru, w czasie której na każdy kilogram wodoru emituje się 0,45 kg CO2, będą mogli odpisać 3 USD na każdy wytworzony kilogram wodoru. Dzięki temu wodór taki może być tańszy niż tzw. szary wodór uzyskiwany z gazu metodą reformingu parowego. W metodzie tej na każdy kilogram wodoru emituje się 8–10 kg CO2. Obecnie cena szarego wodoru w USA to około 2 USD/kg. Dlatego też niemal cały wodór – ok. 10 milionów ton rocznie – produkowany w Stanach Zjednoczonych wytwarzany jest tą metodą.
      Największym na świecie producentem wodoru są Chiny. Państwo Środka wytwarza 25 milionów ton tego pierwiastka rocznie, z czego aż 62% uzyskuje się z węgla, co wiąże się z emisją 18–20 kg CO2 na kilogram wodoru. Zarówno USA jak i Chiny produkują czysty tzw. zielony wodór uzyskiwany metodą elektrolizy z wykorzystaniem odnawialnych źródeł energii, ale produkcja ta nie przekracza 1% całości. Ten zielony wodór kosztuje bowiem ok. 5 USD/kg. Teraz, dzięki możliwości odpisania 3-dolarowego podatku, stanie się on konkurencyjny cenowo z szarym wodorem.
      Amerykanie opracowali też plan dojścia do produkcji zielonego wodoru bez ulg podatkowych. Przepisy przewidują, że do roku 2026 kwota, którą można będzie odpisać od kilograma zielonego wodoru zostanie zmniejszona do 2 USD, a w roku 2031 wyniesie 1 USD.
      Przepisy te znacznie przyspieszą transformację wodorową. Specjaliści z National Renewable Energy Laboratory spodziewali się, że cena zielonego wodoru spadnie o trzy dolary do roku 2026. Teraz, dzięki ustawie, spadnie ona natychmiast. Mamy gwałtowne obniżenie kosztów do poziomu, przy którym zielony wodór staje się konkurencyjny, a w wielu miejscach tańszy, od wodoru pozyskiwanego z paliw kopalnych. Stąd też wielkie nadzieje związane z nową ustawą.
      Wspomniany odpis podatkowy to tylko jeden z ostatnich kroków na rzecz wodorowej rewolucji. W ubiegłym roku w życie weszła ustawa Infrastructure Investment and Jobs Act, w której przewidziano 8 miliardów USD na stworzenie w USA ośmiu regionalnych „hubów wodorowych” produkujących zielony wodór. W oczekiwaniu na rozdysponowanie tych pieniędzy, co ma nastąpić we wrześniu lub październiku, przedsiębiorstwa zgłosiły 22 projekty potencjalnych hubów.
      Wkrótce też ma ruszyć warty 2,65 miliarda USD projekt firm Mitsubishi Power Americas i Magnum Development, w ramach którego zainstalowane zostaną 840-megawatowe turbiny zasilane mieszaniną gazu naturalnego i wodoru, wspierane przez instalację fotowoltaiczną. W miejscu tym 220-megawatowy system elektrolizy będzie wytwarzał wodór. W znajdujących się w pobliżu podziemnych wysadach solnych powstaną zaś magazyny przechowujące do 300 GWh energii w postaci wodoru.
      Nowe amerykańskie przepisy powinny znacznie przyspieszyć prace prowadzone chociażby przez Hydrogen Council. To ogólnoświatowa organizacja skupiająca obecnie 132 korporacje pracujące nad technologiami wodorowymi.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Madrycki IMDEA Energy Institute we współpracy z Politechniką Federalną w Zurichu (ETH) uruchomił pierwszą na świecie pilotażową instalację słoneczną do produkcji paliwa lotniczego, nafty, z pary wodnej i dwutlenku węgla pozyskiwanych z powietrza. Uruchomienie instalacji to pokłosie badawczej demonstracyjnej rafinerii słonecznej, która ruszyła w 2019 roku na dachu ETH Machine Laboratory.
      Znaną alternatywą dla tradycyjnych paliw kopalnych jest produkcja ich z gazu syntezowego, wytwarzanego w procesie syntezy Fischera-Tropscha. Naukowcy z ETH Zurich zauważyli, że do produkcji gazu można wykorzystać metodę termochemiczną napędzaną energią słoneczną. W metodzie tej woda i dwutlenek węgla przechodzą szereg reakcji i powstaje gaz syntezowy.
      Teraz, wraz z Hiszpanami, stworzyli prototypową instalację. Składa się ona z wieży koncentrującej promienie słoneczne, reaktora i jednostki zamieniającej gaz na paliwo metodą syntezy Fischera-Tropscha. Na wieży znajduje się podążający za Słońcem heliostat, który koncentruje promienie słoneczne na znajdującym się obok reaktorze. Reaktor ma kształt wnęki wyłożonej ceramicznymi porowatymi strukturami z tlenku ceru (IV). Dzięki skoncentrowanym promieniom słonecznym w reaktorze panuje temperatura około 1500 stopni Celsjusza, co wystarcza, by rozbić przechwycone z atmosfery dwutlenek węgla i parę wodną i wytworzyć z nich gaz syntezowy. Następnie w jednostce zamieniającej gaz w ciecz, powstaje nafta.
      Produkowane w ten sposób paliwo jest – pod względem emisji węgla – całkowicie neutralne. Podczas jego spalania do atmosfery trafia tyle węgla, ile zostało z niej wycofane na potrzeby produkcji paliwa. Nasza pilotażowa instalacja to wciąż obiekt demonstracyjny dla celów badawczych. Jest to jednak kompletny obiekt przemysłowy, który jest odpowiedni do implementacji w masowej produkcji. Wytwarzany tutaj syngas jest takiej samej jakości i czystości jak ten powstający z używanej obecnie przemysłowo syntezie Fischera-Tropscha, zauważają autorzy badań.
      Efektywność konwersji energii słonecznej na energię gazu syntezowego wynosi tutaj 4,1%, co jest rekordem w dziedzinie termochemicznej produkcji paliw. To jednak wciąż zbyt mało, by technologia ta była konkurencyjna względem innych metod. Już jednak wiadomo, że wynik ten można będzie poprawić. Zmierzona efektywność konwersji została bowiem osiągnięta bez jakiegokolwiek systemu odzyskiwania ciepła opadowego. Tymczasem wiadomo, że w przypadku tego typu reakcji marnuje się ponad 50% energii słonecznej. Część z tej energii można odzyskać. Przeprowadzone przez nas analizy termodynamiczne wskazują, że rozsądnie zaprojektowany system odzyskiwania ciepła pozwoli na zwiększenie efektywności energetycznej systemu do ponad 20%, zapewnia profesor Aldo Steinfeld z ETH, który stał na czele zespołu badawczego.
      Obecnie naukowcy pracują nad zoptymalizowaniem ceramicznych elementów reaktora. Kolejnym stojącym przed nimi wyzwaniem będzie przeskalowanie instalacji do produkcji masowej.
      Jako, że nowe technologie są znacznie droższe od już wdrożonych, nie należy liczyć na to, że początkowo paliwo lotnicze „z powietrza” będzie tańsze. Profesor Steinfeld uważa, że może ono rozpowszechnić się na rynku, gdy wprowadzone zostaną prawne rozwiązania dotyczące ograniczenia zanieczyszczeń przez przemysł lotniczy. Może to być na przykład wymóg, by do paliw kopalnych dodawać paliwa uzyskiwane bardziej ekologicznymi metodami. Początkowo wymóg taki mógłby dotyczyć niewielkiej domieszki, rzędu 1-2%. To, co prawda, podniosłoby cenę paliwa lotniczego, ale byłaby to podwyżka niezauważalna, rzędu kilku euro na przeciętny lot, mówi Stainfeld. Powolne zwiększanie ilości domieszki prowadziłoby do zwiększanie inwestycji i budowę nowych instalacji do produkcji bezemisyjnego paliwa lotniczego. Zdaniem Stainfelda ekologiczne paliwo lotnicze stałoby się konkurencyjne cenowo do czasu, aż jego obowiązkowe domieszki sięgnęłyby 10–15 procent.
      Wszystko wskazuje jednak na to, że na rynkowy debiut nowego paliwa nie trzeba będzie czekać aż tak długo. Z laboratorium Steinfelda wydzielono już komercyjną firmę Synhelion, która w 2023 roku chce rozpocząć budowę pełnoskalowej instalacji przemysłowej i współpracuje z liniami lotniczymi SWISS, które – przynajmniej podczas niektórych lotów – mają używać wyłącznie paliwa wytwarzanego „z powietrza”.
      Ze szczegółami można zapoznać się na łamach pisma Joule.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...