Есть три фундаментальные области, где зеленые технологии окажут значительное влияние на будущее чистой энергетики – промышленные химикаты, транспортное топливо и производство цемента.
Промышленным химическим аспектом занимается проект Aztlán, и теперь еще появилась перспектива у зеленого топлива. Achíni Scientific объявила, что она разработала способ получения топлива из воздуха и воды, который она называет Green Crude – зеленым, потому что оно не увеличивает нагрузку на атмосферу CO2 и сжигается чище, чем топливо на основе нефти.
Это не первый раз, когда кто-то делает это. На самом деле, это происходит очень часто, особенно с автопроизводителями. Но на этот раз все может быть по-другому. Achíni не пытается снизить себестоимость продукции, она просто пытаются найти покупателей, потому что они уже превзошли ценовые точки.
Мир полностью зависит от углеводородного топлива, и человечество ежегодно инвестирует в него более шести триллионов долларов. И оно не собирается отказываться от этих инвестиций в ближайшее время. В мире электромобилей нет зарядных станций на море или в облаках, и только на международные перевозки и полеты приходится 8% выбросов парниковых газов в Великобритании.
Переход этих парков от углеводородов займет десятилетия, что не позволит вовремя существенно остановить глобальное потепление. Но если сделать углеводороды зелеными, взяв CO2 из воздуха, то в ближайшее время это не понадобится. И топливо является заменой.
Продукты сгорания — CO2 и вода — могут быть рекомбинированы с использованием чистой не ископаемой энергии, такой как ветер, для повторного цикла CO2 и получения того же химического топлива, таких как керосин, бензин и природный газ. Это замкнутый углеродный цикл, потому что отходы сжигаемого топлива становятся сырьем для будущих видов топлива.
Синтетическое топливо — это не новая технология. Способность превращать уголь в сырую нефть — это старая технология, а технология превращения природного газа в сырую нефть в настоящее время используется во всем мире. Существует множество способов превращения CO2 и воды в сырую нефть — процесс Фишера-Тропша, метанол в бензин и газ в жидкости.
Синтетическое топливо из воздуха и воды имеет два основных недостатка. Первый — это высокая энергетическая стоимость водорода, а второй — где взять всю энергию, необходимую для производства любого значимого количества топлива.
То, как оценивается стоимость электрической сети, является роковым недостатком в концепциях синтетического топлива, связанных с энергосистемой. Это связано с предельными затратами энергии. Базовая нагрузка, такая как ядерная, не может быстро увеличивать и уменьшать производство достаточно, чтобы соответствовать изменениям в потребностях в электроэнергии, поэтому ядерная не устанавливает цену на электроэнергию. Вместо этого сеть требует источник, который может немедленно увеличивать и уменьшать подачу электроэнергии, чтобы соответствовать спросу, и это всегда означает наличие вращающихся резервов.
Сегодня это производство природного газа.
Цена на природный газ устанавливает цену на электроэнергию, потому что это последняя закупаемая единица, и все генераторы получают одинаковую обработку. Независимо от того, насколько дешево или дорого вырабатывается электроэнергия, она либо повышается до цены на природный газ, либо отключается.
Если цена энергии определяется природным газом, и вы используете эту энергию для расщепления воды, получения водорода, улавливания углекислого газа и выполнения другой работы, тогда у вас меньше энергии, чем вы начали, и если вы используете этот углекислый газ и водород для производства природного газа или сырой нефти, то либо у вас есть вечный двигатель, либо обанкротившийся предприниматель.
Обычные водяные электролизеры не работают лучше или хуже, чем ядерные реакторы (3-5% в минуту), и хотя очень дорогие батареи могут переносить вас в течение часа или около того, ветер может отсутствовать больше недели , Поскольку у нас нет решения для накопления энергии, крупные установки, такие как электролизеры воды, должны быть подключены к сети, чтобы они никогда не отключались.
Achíni Scientific решила эту проблему, разработав технологию прерывистости, которая позволяет их заводу работать вхолостую. Поэтому, когда ветер уходит на неделю, их электролизеры делают перерыв. Долгосрочные прогнозы ветра очень точны, поэтому они могут хорошо прогнозировать свою месячную добычу, и им не вредят ежедневные изменения. Батареи не увеличивают общее количество энергии ветра с течением времени (как и технология Achíni), поэтому единственное различие между подходом Achíni и аккумулятором — это цена решения.
Самые дешевые батареи с окислительно-восстановительным потоком требуют до 54 $/кВтч емкости. Среднеразмерная местная водоразделительная установка потребовала бы ~1 000 000 000 долларов этой батареи, чтобы хранить только одну неделю ветровой энергии.
Achín решила проблему хранения энергии, сделав ее не проблемой, и это означает, что она может отключить свой проект отсети, и это означает, что она может пойти туда, где ветрено, а другие активы недороги, такие как земля, порты, морские пути и вода.
Еще лучше то, что не нужно делать водород. Вместо этого сделайте продукты с добавленной стоимостью и совместно производите водород вместе с ними. Оказывается, электрохимические элементы для таких вещей, как расщепление воды или магний и другие электролизы, всегда производят по крайней мере один другой продукт. В случае магния металлический магний образуется на одном электроде (катоде), а газообразный хлор — на другом электроде (аноде).
В случае расщепления воды на катоде образуется водород, а на аноде — кислород. Кислород — это отходы, и это огромная потеря. Однако вот в чем фокус: целый ряд продуктов может стать партнером для производства водорода, и такие компании, как Achíni и Orbital Farm, поняли это. Это включает хлор, фтор, йод, конъюгатную кислоту и основание любой водной соли и так далее. Эти продукты (такие как магний, титан, хлор, отбеливатель, серная кислота и т. д.) уже имеют свои собственные рынки – и водород поставляется вместе с упаковкой.
Таким образом, водород оплачивается вторичными продуктами, и вторичные продукты делаются дешевле, чем любая существующая технология. И все они с нулевым содержанием углерода. Решение Achíni даже позволяет им производить цемент (кальциевую известь) без выделения 2 миллиардов тонн CO2 каждый год, производимого из нагревающегося известняка, и этот цемент затем способен поглощать до 700 миллионов тонн CO2 в год из атмосферы.
После уничтожения стоимости водорода технология прерывистости сокращает стоимость улавливания углекислого газа, что в основном является затратами на энергию.
Среди многих продуктов, которые можно получить из комбинации углекислого газа и водорода, зеленая сырая нефть Achíni, использующая процесс Фишера-Тропша, может обеспечить тяжелые парафины для восков и смазочных материалов, олефины для производства пластмасс и текстиля и все другие синтетические материалы, которые мы используем, делая их также зелеными и удаляя их из углеродного цикла.
Конечная стратегия состоит в том, чтобы получить доступ к самой богатой и дешевой ветрогенерации в мире – которая находится на отдаленных, холодных островах посреди океана с мельчайшими береговыми ресурсами. Они удивительно распространены. Оказывается, только США владеют тысячами из них. Они могут перекачивать морскую воду и разделять ее на электролиты и пресную воду путем механической рекомпрессии пара с использованием энергии ветра, а затем использовать пресную воду для производства пара.
Затем они разгоняются ветром для производства водорода, а также любых побочных продуктов, которые они выбрали для этой производственной линии. Эти совместные продукты — это то, где работают финансы, а опциональность, доступная технологии Achíni, делает их устойчивыми к рыночным силам.
NREL провела исследования пробных площадок для расчета стоимости водорода от ветра. Но они использовали сетевое электричество, когда коэффициент ветра низок, чтобы поддерживать электролизеры в устойчивом состоянии. Это сетевое электричество довольно дорого.
Achini Scientific взяла другой подход к синтетическому топливу. Она не сосредоточилась на изобретении нового синтеза, она выяснила, как использовать чрезвычайно богатый возобновляемый источник энергии и где его найти.
Это энергетическое решение проблемы синтетического топлива.
