Ошибка!

Показать Ошибка!

Забыли пароль?

Ошибка!

Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Забыли пароль? Напишите ваш email и мы отправим письмо с инструкциями.

Ошибка!

Обратно

Закрыть

Солнечная башня «все в одном» производит реактивное топливо из CO2, воды и солнечного света

Солнечная башня «все в одном» производит реактивное топливо из CO2, воды и солнечного света
Используя углекислый газ, воду и солнечный свет, солнечная тепловая башня в Испании производит углеродно-нейтральные экологически чистые версии дизельного топлива и топлива для реактивных двигателей.


Построенный и испытанный исследователями из ETH Zurich, это многообещающий проект экологически чистого топлива.

Зачем нам экологически безопасное авиационное топливо (SAF)?

Ископаемое топливо можно заменить батареями или водородом в легковых и грузовых автомобилях, но с самолетами дело обстоит сложнее. Сегодня в эксплуатации находится более 25 000 коммерческих авиалайнеров, а срок службы составляет около 25 лет, поэтому авиакомпании ищут топливо с нулевым выбросом углерода, чтобы снизить загрязнение. Это переходный шаг, но важный до тех пор, пока не будут готовы чистые авиационные технологии и весь глобальный флот не сможет быть преобразован во что-то другое.

Углеродно-нейтральные виды топлива являются простой заменой сегодняшнему керосину Jet-A; они смешиваются с обычным топливом и сгорают в реактивных двигателях, как обычно, производя нормальное количество выбросов углерода. Разница в том, что вместо того, чтобы вытягивать этот углерод прямо из земли, углеродно-нейтральное топливо захватывает CO2 откуда-то еще; он все равно попадет в атмосферу, но, по крайней мере, проделает какую-то полезную работу, прежде чем попадет туда, и каждый сожженный галлон — это галлон несгоревшего обычного топлива.

Как в настоящее время производится SAF?

Существует множество способов получения углеродно-нейтрального топлива, и не все из них приемлемы по разным причинам. Биотопливо, выращенное из специальной кукурузы, например, создает собственные выбросы от удобрений и сельскохозяйственного оборудования, и они используют землю, которая в противном случае могла бы производить продукты питания. Вырубка лесов и использование древесины в качестве биомассы также исключены по причинам, которые должны быть очевидны, но тот факт, что вокруг этого существуют правила, предполагает, что даже в игре с устойчивостью все еще есть недобросовестные операторы.

То здесь, то там появляются заводы по переработке отходов в реактивное топливо, которые собирают муниципальный мусор или старое растительное масло и используют их в качестве сырья для производства синтез-газа, который можно перерабатывать в синтетическое топливо. Но обычно задействованный процесс пиролиза требует много энергии — либо грязной энергии, либо чистой энергии, которую можно было бы использовать в другом месте, — а сырье настолько нестабильное, что полученное топливо иногда нуждается в дополнительной, энергоемкой очистке, прежде чем оно будет готово к спасению планеты на лайнере Dreamliner.

Другой способ — улавливать углерод непосредственно из других источников выбросов и преобразовывать его в топливо. Это можно сделать, используя зеленое электричество для питания электролизера, а затем смешивая полученный водород с окисью углерода для создания синтез-газа, который затем можно перерабатывать в топливо, но на каждом из этих этапов происходят потери энергии.

Это подводит нас к новой, гораздо более простой конструкции, разработанной ETH Zurich, которая была построена и испытана в Энергетическом институте IMDEA в Испании.


Универсальная углеродно-нейтральная топливная башня ETH Zurich

Пилотная установка работает на концентрации солнечной тепловой энергии. Сто шестьдесят девять панелей рефлекторов, отслеживающих солнце, площадь каждой составляет 3 квадратных метра, перенаправляют солнечный свет в 16-сантиметровое отверстие в солнечном реакторе в верхней части 15-метровой центральной башни. Этот реактор получает в среднем около 2500 энергий солнц - около 50 кВт солнечной тепловой энергии.

Тепло используется для запуска двухступенчатого термохимического окислительно-восстановительного цикла. Вода и чистый диоксид углерода подаются в окислительно-восстановительную реакцию на основе церия, которая одновременно превращает их в водород и монооксид углерода или синтетический газ. Поскольку все это делается в одной камере, можно настроить скорость подачи воды и CO2, чтобы в реальном времени управлять точным составом синтез-газа.

Синтетический газ подается на установку преобразования газа в жидкость (GtL) в нижней части колонны, которая производит жидкую фазу, содержащую 16 % керосина и 40 % дизельного топлива, а также парафиновую фазу с 7 % керосина и 40 % дизельного топлива - доказывая, что керамический солнечный реактор на основе оксида церия определенно производил синтез-газ достаточно чистый для преобразования в синтетическое топливо.


Сколько топлива получается?

На самом деле это большой вопрос, и я боюсь, что исследовательская работа не позволяет легко угадать эту информацию. В целом, исследователи запускали систему в течение 9 дней, выполняя от шести до восьми циклов в день, если позволяла погода. Каждый цикл длился в среднем 53 минуты, а общее время эксперимента составило 55 часов. Несколько циклов пришлось остановить из-за перегрева, когда температура в реакторе превысила заданные 1450 ° C (2642 ° F) до критической температуры 1500 ° C (2732 ° F).

В общей сложности экспериментальная установка произвела около 5 191 литра (1 371 галлона) синтез-газа за эти девять дней, но исследователи не указывают точно, сколько керосина и дизельного топлива осталось после переработки синтез-газа, поэтому нельзя дать простую цифру производительности пилотной установки в день.

Но чтобы дать представление о масштабах проблемы: у Boeing 787 Dreamliner запас топлива до 126 372 л (36 384 галлона), на котором он может пролететь до 14 140 км (8 786 миль).

Но не обязательно заменять все рассматриваемое топливо — синтетическое топливо можно смешивать с обычным топливом в любых доступных количествах, и каждый грамм помогает снизить общие выбросы.

Что дальше?

Команда говорит, что общая эффективность системы (измеряемая содержанием энергии синтез-газа в процентах от общего количества поступающей солнечной энергии) в этой реализации составляла всего около 4%, но он видит пути увеличения этого показателя более чем на 20% за счет рекуперации и рециркуляции большего количества тепла и изменения структуры оксида церия.

«Мы первыми продемонстрировали всю цепочку термохимических процессов от воды и CO2 до керосина в полностью интегрированной системе солнечной башни», — сказал профессор ETH Альдо Штайнфельд, соответствующий автор исследовательской работы. «Эта топливная установка для солнечных башен работала с настройкой, соответствующей промышленному внедрению, что стало технологической вехой на пути к производству экологичного авиационного топлива».

«Подобная топливная установка солнечной башни представляет собой жизнеспособный путь к внедрению производства солнечного топлива в глобальном масштабе», — говорится в исследовании.

Исследование находится в открытом доступе в рецензируемом журнале Joule.

Комментарии:

Еще нет комментариев, станьте первым коментатором!
Войдите на зайт или зарегистрируйтесь, чтобы оставлять комментарии!
0
Команда НАСА Lucy обнаружила луну у астероида Polymele

Команда НАСА Lucy обнаружила луну у астероида Polymele

Еще до своего запуска миссия НАСА Lucy уже была на пути побить рекорды посещаемости астероидов, в сравнении с любой предыдущей миссией. А после неожиданного результата продолжительной наблюдательной кампании, миссия может добавить в список еще один астероид.

27 марта научная группа Lucy обнаружила, что у самого маленького из троянских мишеней миссии, 15094 Polymele, есть собственный спутник. Ожидалось, что в тот день Polymele пройдет перед звездой, что позволит команде наблюдать, когда астероид ненадолго заблокирует или закроет ее. Распределив 26 команд профессиональных астрономов и астрономов-любителей по пути, где будет видно затмение, команда Lucy ...
17.08.22 08:29
0
1
В Китае создано самое сильное в мире устойчивое магнитное поле

В Китае создано самое сильное в мире устойчивое магнитное поле

Китайские ученые установили новый мировой рекорд по самому сильному устойчивому магнитному полю, когда-либо созданному на Земле. Гибридному магниту удалось создать поле силой 45,22 Тесла, что более чем в миллион раз сильнее, чем у планеты.

Рекорд был установлен в Центре стабильного сильного магнитного поля (SHMFF) в Хэфэй, Китай, с использованием магнита гибридной конструкции, который работает с 2016 года. Конструкция включает резистивный магнит, расположенный в зазоре 32 мм в центре сверхпроводящего магнита, что позволяет им объединить усилия для создания невероятно сильного магнитного поля. 12 августа гибридный магнит создал реко...
16.08.22 07:36
0
-1
Ученые воссоздали песню давно потерянного насекомого, чтобы снова его найти

Ученые воссоздали песню давно потерянного насекомого, чтобы снова его найти

После 150 лет молчания в музее странный образец снова запел свою песню. Ученые воссоздали в цифровом виде звук давно исчезнувшего вида насекомых, которого не видели с 1869 года, создав 3D-сканы его крыльев. Специфика мелодии может помочь отследить живые экземпляры в дикой природе — если они еще остались.

Prophalangopsis obscura — вид катидид, насекомого, похожего на кузнечика, но о нем мало что известно, потому что был собран только один экземпляр. Одинокий голотип, самец длиной 10 см (4 дюйма), был обнаружен где-то в Индии в середине 19 века, а затем передан в дар Лондонскому музею естественной истории, где был впервые научно описан в 1869 году. И с тех пор его никто не видел, несмотря на все ус...
15.08.22 06:56
0
1
Получение кислорода с помощью магнитов может помочь астронавтам дышать

Получение кислорода с помощью магнитов может помочь астронавтам дышать

Международной группой ученых был предложен потенциально лучший способ получения кислорода для астронавтов в космосе с использованием магнетизма.

Вывод сделан на основании нового исследования магнитного разделения фаз в условиях микрогравитации, опубликованного в журнале npj Microgravity исследователями из Уорикского университета Великобритании, Университета Колорадо в Боулдере и Свободного университета Берлина в Германии.Поддержание дыхания астронавтов на борту Международной космической станции и других космических аппаратов — сложный и до...
14.08.22 12:03
0
1
В Китае создано самое сильное в мире устойчивое магнитное поле

В Китае создано самое сильное в мире устойчивое магнитное поле

Китайские ученые установили новый мировой рекорд по самому сильному устойчивому магнитному полю, когда-либо созданному на Земле. Гибридному магниту удалось создать поле силой 45,22 Тесла, что более чем в миллион раз сильнее, чем у планеты.

Рекорд был установлен в Центре стабильного сильного магнитного поля (SHMFF) в Хэфэй, Китай, с использованием магнита гибридной конструкции, который работает с 2016 года. Конструкция включает резистивный магнит, расположенный в зазоре 32 мм в центре сверхпроводящего магнита, что позволяет им объединить усилия для создания невероятно сильного магнитного поля. 12 августа гибридный магнит создал реко...
16.08.22 07:36
0
3
Первая в мире коммерческая песчаная батарея начинает накапливать энергию в Финляндии

Первая в мире коммерческая песчаная батарея начинает накапливать энергию в Финляндии

Ветровая и солнечная энергия непостоянны, ведь вырабатывают энергию, когда она доступна, а не тогда, когда необходима, поэтому переход к зеленой энергии потребует огромных объемов накопленной энергии.

Это может в конечном итоге принять множество форм, от обычных установок «больших батарей» на основе лития до проточных батарей, кремниевых батарей с фазовым переходом, батарей с расплавленной солью, железно-воздушных батарей, гравитационных батарей, расширительные батареи на углекислом газе и другие более необычные идеи, такие как батареи плавучести.У каждой из них есть свои преимущества и недоста...
07.07.22 08:22
0
7
Проект Nexus покроет каналы Калифорнии солнечными панелями

Проект Nexus покроет каналы Калифорнии солнечными панелями

Солнечные фермы стали отличным источником зеленой энергии, многим людям не нравится тот факт, что они занимают землю, которую в противном случае можно было бы использовать для сельского хозяйства или жилья. Новый проект исследует альтернативу, размещая солнечные батареи над каналами, которым тень будет полезна.

Project Nexus представляет собой сотрудничество между Калифорнийским университетом в Мерседе, Калифорнийским ирригационным округом Терлок, Калифорнийским департаментом водных ресурсов и компанией Solar Aquagrid, которая заказала исследование и наблюдает за проэктом. Основная идея заключается в том, что вместо размещения массивных фотоэлектрических панелей на земле, которую можно было бы использов...
03.03.22 09:57
0
9
Квантовые точки улучшили перовскитные солнечные панели

Квантовые точки улучшили перовскитные солнечные панели

Солнечные элементы на основе перовскита прошли долгий путь за короткое время, но продолжают совершенствоваться. Теперь инженеры добавили в рецепт слой квантовых точек, в результате чего получился более стабильный солнечный элемент с почти рекордной эффективностью.

Перовскитные материалы делают солнечные батареи эффективными по нескольким причинам. Тонкие пленки из них способны эффективно поглощать весь спектр видимого света, они недорогие в изготовлении, легкие и гибкие. Но есть загвоздка. Перовскитные солнечные элементы имеют проблемы со стабильностью и могут разрушаться в реальных условиях, а их эффективность имеет тенденцию падать в больших масштабах. В...
22.01.22 11:11
0