Потенційний прорив у чистій енергії дає старим електростанціям друге життя

Як працює безвуглецевий металевий цикл

Згідно з дослідженням у журналі Chem Circularity, науковці з Технологічного інституту Карлсруе з'ясували, що металевий порошок здатний стати відновлюваним пальним для енергосистеми під час тривалої відсутності вітру та сонячного світла.

Процес базується на замкненому хімічному циклі: залізний порошок спалюють для отримання тепла, внаслідок чого утворюється оксид заліза, відомий як звичайна іржа. Потім за допомогою водню, виробленого із чистої енергії, від іржі відщеплюють кисень і повертають метал у первинний стан для повторного спалювання.

Цей процес працює за замкненим циклом, який не виділяє вуглекислого газу чи шкідливих для довкілля речовин– прокоментувала дослідниця Джулія Шулер з Інституту промислового виробництва при Технологічному інституті Карлсруе.

Переобладнання вугільних гігантів без колосальних витрат

Головна практична перевага технології полягає в тому, що дрібне залізо під час згоряння поводиться подібно до викопного палива. Це відкриває можливість пристосувати наявні ТЕС до чистого пального без заміни всієї інфраструктури. Інженерам доведеться модифікувати лише обладнання для генерації тепла, тоді як парові турбіни, електричні генератори та вузли підключення до мережі продовжать повноцінно працювати.

Такий підхід особливо актуальний для Німеччини, де збереглися великий парк вугільних потужностей та розгалужені мережі централізованого теплопостачання.

Під час горіння залізний порошок поводиться дуже схоже на вугілля. Ми хотіли з'ясувати, чи можна переобладнати наявні вугільні електростанції під спалювання заліза– додала Джулія Шулер.

Транспортування енергії без водневих магістралей

Окрім генерації струму, залізний порошок пропонує простий спосіб транспортування чистої енергії на великі відстані. Надлишки електрики від прибережних вітропарків чи сонячних станцій у пустелях можна спрямувати на генерацію водню, який відновлюватиме оксид заліза. Отриманий сухий порошок не потребує спеціальних трубопроводів, герметичних терміналів чи підземних сховищ під високим тиском. Його значно легше перевозити звичайним вантажним транспортом і зберігати місяцями й роками без втрат.

У межах дослідницького проєкту Clean Circles за підтримки фонду Stiftung Energieforschung Baden-Württemberg автори розширили енергетичну модель PERSEUS і змоделювали розвиток кліматично нейтральної системи Європи до 2050 року. Станції на залізному паливі увійшли до найекономічнішого варіанта енергосистеми в усіх розглянутих сценаріях. Найбільшу користь технологія продемонструвала в країнах з дефіцитом гідроенергії та браком геологічних умов для підземного зберігання водню.

Виклики на шляху до реального втілення

Попри оптимістичні результати комп'ютерного моделювання, перехід до "нової залізної доби" в енергетиці залежатиме від практичних факторів. Інженерам ще належить експериментально перевірити масштаб переобладнання вугільних котлів та оцінити енергетичну ефективність зворотного відновлення іржі на залізо в промислових умовах.