Đưa nhiên liệu mặt trời thành ánh sáng
Chúng tôi điều tra hiệu quả của nhiên liệu năng lượng mặt trời hiện đại và những gì Synhelion và Wood đang hợp tác nghiên cứu.
Cánh đồng gương và tháp năng lượng mặt trời để sản xuất nhiên liệu. Nguồn: Synhelion
Trong khi động cơ đốt cháy trung tính carbon vẫn còn giống như một thứ gì đó ngoài thế giới này, một sự phát triển như vậy có thể sớm trở thành hiện thực, cuốn theo ngành năng lượng như vũ bão.
Bí quyết thành công của nhiên liệu trung tính carbon để thúc đẩy sự thay đổi là quá trình sản xuất bao gồm carbon dioxide, đóng góp đáng kể vào việc giải quyết lượng khí thải và biến đổi khí hậu do nó gây ra.
Vì nhiên liệu tổng hợp hứa hẹn sẽ cho phép các phương tiện như ô tô và thậm chí máy bay chuyển sang phương pháp tiếp cận thân thiện với môi trường một cách hiệu quả, Synhelion đã và đang thực hiện những bước tiến trong việc thương mại hóa nhiên liệu mặt trời và khép kín chu trình carbon theo một cách sáng tạo.
Từ mặt trời đến năng lượng
Kể từ khi Synhelion sản xuất nhiên liệu năng lượng mặt trời đầu tiên từ không khí và ánh sáng mặt trời, chịu được những thách thức trong điều kiện thực tế cách đây hai năm, công ty đã mở rộng các thành phần cụ thể của công nghệ lên quy mô công nghiệp và đã phát triển các quy trình bổ sung để sản xuất tổng hợp nhiên liệu.
Quá trình chuyển đổi hiệu quả ánh sáng mặt trời tập trung thành nhiệt, dựa trên việc lấy khí cacbonic và nước ra khỏi không khí, biến nó thành khí, sau đó hóa lỏng thành nhiên liệu có thể được sử dụng bởi các động cơ thông thường.
Bằng cách sử dụng ánh sáng mặt trời tập trung trong một cơ sở thử nghiệm, Synhelion dựa vào trường gương, theo dõi mặt trời và khi nó tập trung ánh sáng mặt trời vào đỉnh tháp, tích tụ nhiệt ở nhiệt độ rất cao, sau đó điều khiển một lò phản ứng tạo ra khí tổng hợp, cần để tạo ra bất kỳ loại nhiên liệu nào như nhiên liệu máy bay phản lực, dầu diesel và xăng bằng các quy trình công nghiệp đã được thiết lập.
Carmen Murer, người đứng đầu bộ phận truyền thông của công ty tại Synhelion, cho biết: “Điều này có thể có tác động lớn đến thế giới vì công nghệ nhiên liệu mặt trời của chúng tôi có thể mở rộng để đáp ứng nhu cầu nhiên liệu toàn cầu. Trên toàn thế giới, chỉ riêng lĩnh vực giao thông vận tải đã sử dụng ba tỷ tấn nhiên liệu lỏng mỗi năm và về lý thuyết, chúng ta có thể sản xuất lượng nhiên liệu đó bằng công nghệ của mình.
“Tôi nghĩ rằng đó có thể là một sự thay đổi mô hình rất lớn và có tác động đáng kể đến quá trình chuyển đổi năng lượng.” Mối quan hệ đối tác mà Synhelion đã thiết lập với công ty tư vấn và kỹ thuật toàn cầu Wood sẽ kết hợp các công nghệ năng lượng mặt trời của công ty với các công nghệ lò phản ứng cải cách hydro mới của Wood, nhằm đẩy nhanh hơn nữa con đường phát triển thị trường.
Ngoài ra, Synhelion và Wood đang cùng nhau thiết kế, xây dựng, lắp đặt và vận hành một hệ thống hoàn chỉnh trên tháp năng lượng mặt trời tại địa điểm Jülich của Trung tâm Hàng không Vũ trụ Đức.
“Chúng tôi đang kết hợp công nghệ cải tiến công nghiệp từ Gỗ với công nghệ năng lượng mặt trời sáng tạo của chúng tôi để sản xuất nhiên liệu tổng hợp bền vững. Chúng tôi có thể cung cấp nhiệt quá trình năng lượng mặt trời lên đến 1500 ° C, gấp khoảng ba lần so với các ứng dụng năng lượng mặt trời tập trung hiện có thường tạo ra.
“Và điều này có nghĩa là chúng tôi có thể tiếp cận thị trường nhanh hơn, vì vậy điều rất quan trọng đối với quá trình công nghiệp hóa công nghệ của chúng tôi là có một đối tác như Wood,” Murer nói.
Nhà máy sẽ trình diễn sản xuất khí tổng hợp, hỗn hợp hydro và carbon monoxide, ở quy mô công nghiệp. Nhà máy cũng sẽ được sử dụng để sản xuất hydro nhiệt mặt trời.
Khi Synhelion đang chuẩn bị chuyển sang sử dụng các tòa tháp lớn hơn và lớn hơn, công ty đang sẵn sàng xây dựng nhà máy quy mô công nghiệp đầu tiên của mình vào năm tới, với kế hoạch sản xuất nhiên liệu sẽ bắt đầu vào đầu năm 2023.
Cuối cùng, tất cả các loại nhiên liệu của công ty cũng được lên kế hoạch có mặt trên thị trường vào năm 2023.
Hiệu quả của nhiên liệu tổng hợp
Nhiên liệu tổng hợp có thể được tạo ra theo một số cách, ví dụ, bằng cách lấy carbon dioxide hoặc monoxide từ khí quyển và tổng hợp nó với hydro lấy từ nước.
Trong một kịch bản khác, người ta cũng có thể tạo ra chúng từ sinh khối, chẳng hạn như đốt gỗ và thực vật, trước khi biến chúng thành một loại khí sau đó được trộn với hydro.
Khi nói đến tính thân thiện với môi trường của nhiên liệu tổng hợp, phần lớn chúng có thể tái tạo được, nhưng liệu chúng có đặc biệt thân thiện với môi trường hay không phụ thuộc vào cách tổ chức và tiến hành các quá trình sản xuất chúng. Do quá trình sản xuất đòi hỏi nhiều năng lượng nên việc sử dụng điện hoặc nhiên liệu từ các nguồn không thể tái tạo có thể đi ngược lại quan điểm của nhiên liệu tổng hợp ngay từ đầu.
Nhiên liệu tổng hợp hiện cũng được coi là một trong những giải pháp hứa hẹn nhất để giảm lượng khí thải carbon dioxide hiệu quả, đặc biệt là cho hàng không và vận tải đường dài. Hơn nữa, chúng đáp ứng yêu cầu cao của các phương thức vận tải về mật độ năng lượng và có thể thay thế nhiên liệu hóa thạch mà không cần điều chỉnh quá nhiều về cơ sở hạ tầng.
“Công nghệ này về cơ bản là đốt ngược. Chúng tôi lấy carbon dioxide và nước và sử dụng nhiệt mặt trời để biến chúng trở lại thành nhiên liệu, ”Murer nói.
Sau khi Synhelion phát triển từ Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ, ETH Zurich, vào năm 2016, nó đã được
dựa trên tầm nhìn này để thay thế nhiên liệu hóa thạch bằng nhiên liệu tổng hợp sạch, bằng cách khép lại chu trình carbon.
So với các công nghệ khác, Synhelion nhận thấy hiệu quả của quá trình này cao hơn, ví dụ, điện thành chất lỏng, nhờ vào số lượng bước chuyển đổi được giảm bớt, điều này làm cho nó trở thành một phương pháp tiếp cận rất trực tiếp.
Thuận lợi và trở ngại
Một ví dụ điển hình về nơi nhiên liệu tổng hợp có thể trở thành chủ chốt là hàng không. Vì tổng hợp cho lĩnh vực này chỉ đơn giản là không thể điện khí hóa, nhiên liệu lỏng sẽ không sớm biến mất, nổi bật với khả năng tuyệt vời của chúng như một chất mang năng lượng, có rất nhiều năng lượng.
Tuy nhiên, vì công nghệ của Synhelion tương thích với cơ sở hạ tầng hiện có, không chỉ các máy bay đã bay mà còn với toàn bộ hệ thống phân phối đã được thiết lập, công ty tự tin rằng nhiên liệu mà họ sản xuất có thể được phân phối với các hệ thống tương tự như chúng tôi hiện đang chạy. nhiên liệu hóa thạch.
Mặc dù phương pháp sử dụng năng lượng từ mặt trời 'kỳ lạ' này đi kèm với những lợi ích rõ ràng của nó, nhưng những thách thức liên quan của nó chủ yếu là tài chính, vì việc phát triển và triển khai phần cứng đòi hỏi một số tiền lớn và các nhà đầu tư dũng cảm tin rằng đây có thể là một trò chơi lớn- người thay đổi trên thị trường năng lượng.
Một thách thức khác mà Murer mở ra là giá nhiên liệu tổng hợp khi sự phát triển đổi mới này, giống như nhiều lựa chọn tái tạo, đang đấu tranh để giảm càng gần giá nhiên liệu hóa thạch càng tốt để trở thành một lựa chọn khả thi và được các nhà khai thác năng lượng ưa thích và người dùng như nhau.
“Chúng tôi muốn có tác động lớn và thực sự giúp thế giới khử cacbon. Chúng tôi chỉ có thể làm điều đó nếu chúng tôi cung cấp giá cả cạnh tranh.
“Tất cả chúng ta đều biết rằng chúng ta không thực sự trả giá thực cho nhiên liệu hóa thạch vào lúc này và hóa đơn thiệt hại về môi trường mà điều này gây ra sẽ chỉ được trả sau này. Vì vậy, đó là một chút cạnh tranh không lành mạnh, nhưng cũng có rất nhiều hành động chính trị đang được thực hiện để thay đổi điều đó. Và chúng tôi thấy rằng nó đang đi đúng hướng, ”Murer kết luận.
