Светът е изправен пред предизвикателствата на енергийния преход и новите технологии, които ще ни помогнат да се откажем от изкопаемите горива. Някои от иновациите вече са част от ежедневието ни, други – са само идеи, пише руският вицепремиер Александър Новак в приветствие към доклада на Асоциация „Глобална енергия„, посветен на водещи енергийни технологии за следващите 10 години.
Асоциацията беше създадена по време на среща между ЕС и Русия и е оперативна от 2002 година. В нейния доклад се посочва на първо място предизвикателството промишленото улавяне и съхранение на въглерода.
Светът се стреми към въглеродна неутралност и премахване на въглеродните емисии от всички области на икономиката. За някои сектори това е възможно чрез замяната на енергийните източници – от изкопаеми горива на възобновяеми, но за други този преход е невъзможен в пълна степен и остатъците от емисиите ще трябва да се уловят от атмосферата и съхранят.На фона на непрекъснато растящото население, урбанизацията и потреблението на промишлени стоки, нулевите емисии са трудно достижими.
Към момента има пилотни проекти, но не и работеща разработка за улавяне и съхранение на емисиите въглероден диоксид в индустрията. В ЕС основните емитенти на въглероден диоксид от промишлеността са металургията (19%), химическата промишленост (15%), нефтопреработката (14%) и производството на цимент (11%).
Има няколко метода за улавянето на водорода и един от тях е с помощта на химическа реакция или с твърди вещества. Предполага се, че именно този метод ще бъде успешен в краткосрочен период.
След улавянето, въглеродът трябва да бъде транспортиран и съхранен така, че дълго време да остане извън атмосферата. На този етап това се случва под земята. Напълно е възможно той да се използва и за обогатяване на петрол, особено когато става въпрос за находища, смятани за безперспективни от гледна точка на качеството на суровината.
Въглеродът може да бъде използван повторно и при производството на водород, амоняк или пластмаси, както и в други ценни за химическата индустрия продукти или като гориво, пише още в доклада на Асоциация „Глобална енергетика“.
Плаващи слънчеви панели
Фотоволтаиците вече са част от ежедневието ни, но понякога те заемат площи, които могат да бъдат използвани за други нужди – например ценни земеделски земи. Затова и технологиите се насочват към друга широкодостъпна повърхност – водата. Изграждането на такива централи обаче имат и своите предизвикателства, като например техните конструкции трябва да бъдат рециклируеми, нетоксични и устойчиви на въздействието на водата, включително и солена, ако бъде изградена в море или океан.
Или с други думи – те трябва да работят 20 години с минимално въздействие върху екосистемата на водния обект.
Потенциалът е огромен – 71% от повърхността на Земята е вода, но технологиите не са достатъчно добре разработени, за да може да бъде използван.
Едно от големите предимства за плаващите фотоволтаици е радиационния баланс – панелите отразяват светлината и променят баланса, което може да наруши микроклимата на площта, на която са поставени. Самата вода обаче също има способността да отразява слънчевата радиация и това намалява негативния ефект от соларния панел върху повърхността, а също така могат да спомогнат за по-бавното изпарение на водите.
Плаващите панели са по-ефективни и работят по-дълго, показват още проучванията.
Водород
Водородът е от ключово значение за енергийния преход – плановете са той да замести изкопаемите горива в сектори, в които възобновяемите източници няма да могат да се справят – тежката индустрия и транспорт. Водородът е в изобилие на Земята, но не и в „изолирана форма“ – той е част от молекулата на водата или въглеводородите.
Има различни методи за добив на водород – чрез електролиза или чрез термохимически реакции. Произведен чрез електролиза, за която се използва възобновяема енергия, водородът е практически въглеродно неутрален. Но сегашните технологии изискват много голямо количество енергия, за да се разцепи молекулата с помощта на електролизата, което прави процеса икономически неизгодна
При производството на водород от природен газ нужната енергия е пет пъти по-малко, но пък тогава нямаме зелен водород.
Алтернатива засега е т.нар. „син“ водород, тоест произведен от природен газ, а отделените вредни емисии при това производство да бъдат уловени и съхранени.
Биогорива
Емисиите въглероден диоксид от транспорта са един от големите източници на замърсяване на околната среда. В момента 95% от потребяваните в световен мащаб горива се произвеждат от изкопаеми ресурси и само 5% – от възобновяеми. Водородът е вариант за тежкотоварните превозни средства, а електромобилите могат да заместят конвенционалните двигатели. Преди това да стане реалност обаче нашите автомобили могат да бъдат заредени с биогорива.
В световен мащаб бензинът обезпечава 39% от енергията, използвана в транспорта, а дизелът – 36%. Керосинът осигурява 12% от нужната за сектора енергия.
В момента има два основни метода за производството на биогорива. Единият вид е етанол, който се получава по естествен път от различни източници, а другият – биодизела, се получава от хидрогенизирани растителни масла. Навлизането на тези горива досега е ограничено, защото липсват единна нормативна уредба за делът на етанола в конвенционалните бензини, както и на инфраструктура за тяхното разпространение.
Пречка пред масовото навлизане на биогоривата е и високата им цена.
Като качества бутанолът, биогориво, произведено от биомаса с помощта на бактерии, е по-добър от масовия сега етанол. Но бутанолът е много по-токсичен от етенола и има по-висока точка на кипене, което означава и нуждата от повече енергия при дестилацията му.
Затова и в момента много по-перспективно се оказва биодизелът – произведен при преработката на мазнини и със свойства близки до горивата, произведени от петрол.
Термопомпи
Ефективното използване на топлинния баланс практически дава неизчерпаем източник на нископотенциално, тоест до 40°С топливо, посочват още от Асоциация „Глобална енергетика“. В САЩ около 30% от сградите са съоръжени с термопомпи, които съвместяват системите за отопление и охлаждане. С бързото навлизане на информационните технологии става и много разпространено използването на отделената топлина от дейта центровете.
Проблем при термопомпите е използваният охлаждащ агент – той не трябва да съдържа вещества, които разрушават озона и ефективно да използва природни ресурси.Охлаждащите вещества трябва да отговарят на изискванията за пожарна безопасност и да са достъпни в достатъчни количества.
Малките термопомпи (до 100 киловата) широко навлизат в ежедневието и това дава надежда, че ще могат да бъдат използвани и за големите инсталации (до 30 мегавата).
Пренос на енергия
В последните 10 години енергийните мрежи се развиват активно и вече преминават към стадий за пренос на електроенегия с ултрависоко напрежение. Тази технология може да доведе до оптимизация на разпределението на електронергията.
По мрежите с ултрависоко напрежение тече ток от над 1000 киловолта.
Идеята не е нова – разработките започват още през 60-те години на миналия век. СССР например строи мрежа за пренос на променлив ток с напрежение 1150 киловолта.Но по линията така и не потича електроенергия с толкова висок волтаж. През следващите години проекти развиват САЩ, Франция, Китай и други.
Технологията позволява увеличаване на пропускливостта и пренос на по-далечни разстояния, като загубите по мрежата намаляват. Това са важни предимства на фона на развитието на производството на електроенергия от възобновяеми източници, чието разпространение не е еднакво навсякъде.
С подобни мрежи се използват и по-малко суровини за изграждането, което също е голямо предимство поради факта, че се използват ценни редки метали.
Възобновяемите енергийни източници
И накрая не по важност, разбира се – възобновяемите енергийни източници. Производството на електроенергия от Слънцето или вятъра зависи от редица природни фактори и работата на зелените централи трябва да бъде обезпечена от конвенционални централи. Но това няма да е възможно на фона на заявките за отказ от изкопаемите горива. Затова и предизвикателството тук е съхранението на енергията.
Варианти са батерии, които са ефективни енергоносители. Например повечето фотоволтаици, които се монтират по покривите на сградите, се продават заедно със система за съхранение на енергията. Тъй като това става все по-масово и цените на батериите започват да намаляват.
Проблемът е, че батериите не могат да съхраняват големи количества енергия за дълъг период. Тук на помощ отново идва водородът , който има потенциал да се превърне в ключов зелен енергоносител, ако бъде произведен от възобновяеми източници.
Един иновативен проект в тази насока е на Дания. Страната строи „енергиен остров“ навътре в морето, за да хване мощните течения на вятъра. На самия остров ще има инсталация за производство на водород и преноса му по физически тръбопровод до сушата. Част от енергията пък ще се пренася чрез електропроводи и трансформирана на сушата.
По статията работи: Деляна Петкова
