Исследователи разработали систему производства топлива, которая использует воду, углекислый газ (CO2) и солнечного света для производства авиационного топлива. Они внедрили систему в полевых условиях и разработали дизайн, опубликовав 20 июля в журнале Джоуль, могло бы помочь авиационной промышленности стать углеродно-нейтральной.
"Мы первые, кто продемонстрировал всю цепочку термохимических процессов из воды и CO2 к керосину в полностью интегрированной системе солнечных башен", - говорит Альдо Штайнфельд (@solarfuels), профессор Цюрихского технологического института и автор статьи. Предыдущие попытки получения авиационного топлива с использованием солнечной энергии в основном предпринимались в лабораторных условиях.
На долю авиационного сектора приходится около 5% глобальных антропогенных выбросов, вызывающих изменение климата. Он в значительной степени зависит от керосина, или реактивного топлива, которое представляет собой жидкое углеводородное топливо, обычно получаемое из сырой нефти. В настоящее время нет экологически чистой альтернативы для обеспечения дальнемагистральных коммерческих рейсов в глобальном масштабе.
"С помощью нашей солнечной технологии мы показали, что можем производить синтетический керосин из воды и CO2 вместо того, чтобы получать его из ископаемого топлива. Количество CO2 выброс при сгорании керосина в реактивном двигателе равен расходу при его производстве на солнечной установке", - говорит Стейнфельд. "Это делает топливо углеродно-нейтральным, особенно если мы используем CO2 захваченный непосредственно из воздуха в качестве ингредиента, надеюсь, в не слишком отдаленном будущем".
В рамках проекта Европейского союза "Превращение СОЛНЦА в ЖИДКОСТЬ" Стейнфельд и его коллеги разработали систему, которая использует солнечную энергию для производства вторичного топлива, являющегося синтетической альтернативой ископаемому топливу, такому как керосин и дизельное топливо. По словам Стейнфельда, керосин, производимый на солнечной энергии, полностью совместим с существующей авиационной инфраструктурой для хранения, распределения и конечного использования топлива в реактивных двигателях. Он также добавляет, что его можно смешивать с керосином ископаемого происхождения.
В 2017 году команда приступила к масштабированию проекта и построила установку по производству солнечного топлива в Энергетическом институте IMDEA в Испании. Установка состоит из 169 отражающих панелей, отслеживающих солнце, которые перенаправляют и концентрируют солнечное излучение в солнечном реакторе, установленном на вершине башни. Концентрированная солнечная энергия затем запускает циклы окислительно-восстановительных реакций в солнечном реакторе, который содержит пористую структуру, изготовленную из церия. Церий, который не потребляется, но может использоваться снова и снова, преобразует воду и CO2 впрыскивается в реактор в синтез-газ, специально подобранную смесь водорода и монооксида углерода. Впоследствии синтез-газ направляется в конвертер газожидкостный, где он окончательно перерабатывается в жидкое углеводородное топливо, включающее керосин и дизельное топливо.
"Эта топливная установка на солнечной башне эксплуатировалась с установкой, соответствующей промышленному внедрению, что стало технологической вехой на пути к производству экологически чистого авиационного топлива", - говорит Стейнфельд.
Во время девятидневного запуска установки, о котором сообщается в статье, энергоэффективность солнечного реактора - часть потребляемой солнечной энергии, которая преобразуется в энергетическое содержание производимого синтез-газа - составила около 4%. Стейнфельд говорит, что его команда интенсивно работает над улучшением дизайна, чтобы повысить эффективность до значений более 15%. Например, они изучают способы оптимизации структуры церия для поглощения солнечной радиации и разрабатывают методы рекуперации тепла, выделяющегося во время окислительно-восстановительных циклов. Эта работа поддерживается Государственным секретариатом Швейцарии по образованию, исследованиям и инновациям и программой исследований и инноваций ЕС "Горизонт 2020".
Комментарии