Как отпадъчния CO2 помага за превръщането на възобновяемата енергия в течно гориво

Ако различни индустрии споделят ресурси, данни и материали – подход, известен като индустриална симбиоза – тогава цялата екосистема може да стане по-устойчива. Изображение: Frans Berkelaar / Wikimedia

Съхранението на енергия, генерирана от силен вятър или ярко слънце чрез превръщането ѝ в течно гориво, като метанол, може да даде гаранции, че зелената енергия няма да бъде загубена, без да се налага да разчитаме на батерии.
Метанолът може да бъде получен от CO2, уловен от промишлени източници, в комбинация с водород, отделен от водата, използвайки излишък от възобновяема енергия. И полученото гориво може да се използва от автомобили или кораби, намалявайки употребата на изкопаеми горива, както и емисиите на парникови газове.

„Ние трансформираме възобновяемата енергия в течно гориво, което може да се използва за стандартни двигатели с вътрешно горене“, казва Давид Куеста от испанския енергиен консултант i-deal.
„В крайна сметка взимате стандартно превозно средство и по някакъв начин го „електрифицирате“, добавя той.

Куеста координира проекта MefCO2, който показа как индустрията може да играе роля в опазването на възобновяемата енергия и да предотврати някои колебания, присъщи за устойчивото производство на енергия.
Проектът използва технология за улавяне на въглерод в електроцентрала на въглища в Германия, за да демонстрира процеса, съхраняващ част от емисиите като метанол.

Възпроизвеждането на такъв мащабен процес може също така да помогне за намаляване на вноса на метанол в ЕС, който лесно се съхранява и транспортира, но в момента се произвежда от изкопаеми суровини. В допълнение към използването си като гориво, метанолът е и суровина с широко приложение в химическата промишленост.


РЕКЛАМА:

***

Електрифициране

Водородът, произведен от възобновяеми източници, отдавна е признат за чисто гориво, но предприемането на допълнителна стъпка за получаване на метанол осигурява продукт с по-висока енергийна плътност, без техническите изисквания за съхранение и транспортиране под високо налягане или необходимостта от осигуряване на нова инфраструктура за употреба от потребители на дребно.

Едно препятствие за използването на възобновяема енергия чрез отделяне на водорода от кислорода във водата е, че някои системи за електролиза изискват постоянно снабдяване с енергия. Но използването на иновации като полимерна електролитна мембрана (ПEM) позволява гъвкавост при адаптиране към естествените колебания в условията.

MefCO2 също проправи път за възобновяемите енергийни източници да бъдат използвани от други индустрии, отделящи въглерод, като производството на стомана, където i-deal координира проекта FReSMe за производство на метанол като гориво за океанските фериботи. Огромните двигатели, задвижвани от батерии са много трудно приложими за такива кораби, но метанолът може да бъде пригоден лесно към тях.

Възобновяемост

Отговаряйки на различни стандарти, като например намаляване на въглеродния отпечатък, метанолът може да се счита за гориво от възобновяеми източници, което да доведе до дивиденти за бизнеса, работещ за намаляване на своите въглеродни емисии.
Този допълнителен доход за производителя може да покрие разходите за инфраструктурата и да осигури допълнителен икономически стимул.

„Помагаме на някои индустрии да се декарбонизират и те дори могат да спечелят от това, така че декарбонизацията не е толкова голяма тежест“, казва Куеста.
Координацията между участниците в индустрията за предоставяне на суровини за възобновяема енергия, както и внимателното управление на производството и съхранението, могат да помогнат за изглаждане на колебанията в търсенето и предлагането на зелена енергия, стабилизиране на мрежата, както и превръщане на улавянето и използването на въглерода в икономически изгоден процес.

Този вид координация е съществен елемент от индустриалната симбиоза – където различните индустрии споделят ресурси, данни и материали, за да направят цялата екосистема по-устойчива.
Тази дейност може да помогне на индустрията да играе по-голяма роля в производството и използването на възобновяеми енергийни източници. Такава координация би могла да гарантира, че отпадъчните продукти или страничните продукти от един процес – като CO2 – могат да бъдат използвани като суровина за друг, например в проекта MefCO2.

„Ако съм компания и действам сам, съм склонен да изпълня това, което мисля, че е най-доброто за мен“, казва Андреа Баларино от италианския Институт за интелигентни индустриални технологии и системи за модерно производство (STIIMA-CNR)
„Но ако мога да комбинирам действията си с действията на други компании, мога да постигна симбиоза и да постигна глобален оптимум наред с моя собствен оптимум“, добавя той.

Сътрудничество

Баларино координира проекта SYMBIOPTIMA, който показва, че една компания може да приспособи отпадъчен продукт, за да отговори на нуждите на друг потребител, превръщайки го в допълнителен доход, както и намалявайки разходите за купувача, който може да избегне закупуването на някаква първична суровина.
Приемането на този подход обединява промишлеността, за да играе ключова роля за намаляване на отпадъците от всякакъв вид. SYMBIOPTIMA се фокусира и върху спестяването на енергия при използването на отделни фабрики, като същевременно изглажда колективното търсене на енергия от мрежата, включително възобновяемите енергийни източници, и може да планира по-точно напред.

SYMBIOPTIMA осъществява внимателно наблюдение на индустриалните процеси и сътрудничество между компаниите, за да покаже, че могат да спестят разходи за енергия от порядъка на 10% до 15%.

Чрез изграждане и коригиране на подробен профил на енергийното търсене в една фабрика, софтуерните инструменти могат както да управляват производството му по енергиен начин, така и да изчисляват очакваните си покупки на енергия. Тогава те биха могли да бъдат съотнесени с профила на друга фабрика, а софтуерна система, която запазва анонимността им, да свърже покупките им, съчетавайки пиковото търсене на едната с енергиен спад на другата.
Смайвайки индустриалните процеси, софтуерът гарантира, че фабриките не трябва да плащат пикови цени, макар същевременно да изискват максимална мощност. Резултатът е намаляване на разходите за двете фабрики, както и подпомагане на мениджъра на мрежата да балансира търсенето и да планира каква резервна мощност ще е необходима за поддържане на възобновяемите източници.

Атрактивност

В допълнение към енергийното планиране, индустриите могат да настройват характеристиките на своите отпадъчни продукти и времето, когато са налични, за да ги направят по-привлекателни за други индустриални потребители.
„В края на деня и в края на месеца това осигурява икономическо предимство – пари в джоба“, казва Баларино.

Една от целите на SYMBIOPTIMA беше да разкрие икономически възможности във веригите за създаване на стойност на компании и дори индустрии, които може да нямат очевидни връзки – и където играчите очевидно не са конкуренти.
В един конкретен случай например това включваше четирипосочно сътрудничество между леярна, циментова фабрика, хартиена фабрика и тухларна. Разработеният по време на проекта софтуер Symby-Net показа как шлаката и отпадъчният пясък от леярната могат да бъдат използвани от циментова фабрика и от фабрика за тухли. А фабриката за тухли също може да използва повторно утайки, останали от производството на хартия, намалявайки нуждата си от сурова глина.

Баларино посочва още, че стимулите за сътрудничество варират от финансови ползи до осигуряване на дългосрочна сигурност на оскъдните ресурси или спазване на регулации, като например тези, които насърчават екологичната устойчивост или производството на възобновяема енергия.

„Имаме редица компании, за които ресурсите са оскъдни, енергийната ефективност е проблем, а устойчивостта е задължителна. И единственият начин да постигнем всички тези цели е да си сътрудничим, така че се нуждаем от инструменти за сътрудничество“, добавя той.

Източник: horizon-magazine.eu
Превод: Радослав Тодоров


Европейска нощ на учените 2022 г.: