Metanul ca depozit verde de energie electrică (arhivă)
Institutul Fraunhofer prezintă soluția
De Johannes Kaiser
Cea mai mare problemă a tuturor energiilor regenerabile care furnizează electricitate este capacitatea lor inadecvată de stocare. Energia eoliană și solară apar adesea în momente în care nu sunt necesare. Institutul Kassel Fraunhofer pentru Energie Eoliană și Tehnologia Sistemelor Energetice a prezentat acum o soluție împreună cu Centrul pentru Cercetarea Energiei Solare și a hidrogenului din Stuttgart.
Ideea sună ingenios de simplă: Metanul este produs din electricitate, un combustibil bine-cunoscut, deoarece este componenta principală a gazului natural și poate fi stocat relativ ușor. În primul rând, electricitatea este utilizată pentru a separa apa în oxigen și hidrogen cu ajutorul electrolizei.
Acum am stăpânit acest lucru destul de bine, chiar dacă procesele nu au fost în niciun caz testate la scară industrială mare. Cu toate acestea, al doilea pas este decisiv, spune Michael Sterner de la Institutul Fraunhofer pentru Energie Eoliană din Kassel:
„Întregul lucru este un proces chimic, un proces chimic numit procesul Sabatier. Luați hidrogen și CO2. Reacționează împreună pentru a forma monoxid de carbon și apă. Monoxidul de carbon reacționează în continuare cu o altă parte a hidrogenului pentru a forma metan, pentru a forma CH4, care este, de asemenea, produs din nou apă. Acesta este același proces în care natura stochează energie mult timp. "
Fiecare plantă folosește energia solară pentru a converti dioxidul de carbon din aer în frunze verzi, adică biomasă, cu ajutorul fotosintezei. Desigur, fiecare conversie a energiei costă energie. Întrebarea care rămâne este cât de mult din energia eoliană sau solară este consumată pentru metanare și cât de eficient este procesul. În primul rând, electroliza, adică producția de hidrogen, consumă un sfert din electricitatea regenerabilă, potrivit lui Michael Specht de la Centrul pentru Cercetarea Energiei Solare și a Hidrogenului din Stuttgart:
„Acest hidrogen este acum alimentat în această reacție ulterioară de metanare și acolo există o reacție exotermă, adică o mică parte din energie este„ distrusă ”. Aș estima că 60% din energia electrică utilizată este disponibilă ulterior sub formă de metan. . "
Pierderea de energie de 40% este mai bună decât 100%, așa cum se întâmplă în prezent cu creșterea frecvenței, de exemplu atunci când există prea multă energie eoliană disponibilă și turbinele eoliene trebuie oprite, deoarece nimeni nu poate cumpăra electricitatea. Cu cât este oferită mai multă energie electrică, cu atât este generată mai frecvent în momentele în care este nevoie doar parțial. Soarele trage celule solare în timpul zilei, dar electricitatea este utilizată în principal seara pentru lumină, televizor și electrocasnice. Fără stocare, o parte din această energie din timpul zilei s-ar pierde. Iar metanul este un bun mediu de stocare intermediar.
Acum, desigur, acest proces are nevoie de dioxid de carbon. Se știe că acest lucru nu lipsește. Chiar dacă o posibilitate ar fi utilizarea dioxidului de carbon emis de centralele termice pe cărbune, compania din Stuttgart ar prefera să conecteze instalația de testare de 12 megawați planificată pentru 2012 la o centrală de biogaz, deoarece biogazul este format din 60% metan și 40% dioxid de carbon. Dacă convertiți și dioxidul de carbon în metan, puteți aproape dubla energia generată de instalația de biogaz. Mai târziu, dioxidul de carbon ar putea fi, de asemenea, extras din aer. Cu toate acestea, acest lucru costă și energie, dar ar fi cu siguranță atractiv din punct de vedere al politicii climatice, spune inginerul Michael Sterner:
"Dacă scoateți CO2 din aer și apoi îl ardeți din nou, acesta se întoarce în atmosferă, dar este de fapt la fel ca o frunză, ca biomasa. Scoate CO2 din aer. Apoi, atunci când este ars sau se dovedește a fi compensat, CO2 scapă înapoi în aer și aveți o sursă de energie neutră în CO2. "
Un ciclu etern. În principiu, nu se eliberează în atmosferă dioxid de carbon suplimentar. Întrebarea care rămâne este de ce să nu folosim deja hidrogenul obținut pentru stocarea energiei în loc să continuăm cu o etapă de proces suplimentară și complexă. Există motive multiple pentru aceasta. Pe de o parte, nu există o infrastructură pentru hidrogen care să fie deja disponibilă pentru gazul natural, adică instalații de depozitare subterane, o rețea de distribuție, încălzire cu gaze naturale sau vehicule cu gaze naturale.
"În plus, metanul are o densitate de energie de trei ori mai mare în raport cu volumul, adică, dacă vrem să stocăm hidrogen sub pământ, avem nevoie de trei ori mai mult spațiu decât cu gazul natural. Tehnologia gazelor naturale este disponibilă, tehnologia de stocare a fost testată și este de ultimă generație. Din păcate, acest lucru nu este încă cazul hidrogenului, iar hidrogenul este foarte greu de depozitat, este, de asemenea, extrem de exploziv și scapă mai ușor decât gazul natural. "
Procesul este încă la început, dar de îndată ce este utilizat pe scară largă, cercetătorii calculează cu un preț de aproximativ nouă cenți pe kilowatt-oră de electricitate metanică. Aceasta corespunde prețului biogazului.