stringtranslate.com

Электротопливо

Электротопливо из возобновляемых источников энергии может заменить ископаемое топливо .

Электротопливо, также известное как электронное топливо , класс синтетического топлива , представляет собой тип замены топлива. Они производятся с использованием улавливаемого углекислого газа или угарного газа, а также водорода , полученного из воды, расщепляемой устойчивыми источниками электроэнергии, такими как энергия ветра, солнца и атомная энергия. [1] : 7 

В этом процессе при производстве используется углекислый газ, и при сгорании топлива в воздух выделяется примерно такое же количество углекислого газа, что обеспечивает общий низкий углеродный след. Таким образом, электротопливо является вариантом сокращения выбросов парниковых газов от транспорта, особенно при грузовых перевозках на дальние расстояния, морском и воздушном транспорте. [1] : 9–13 

Основными целями являются метанол и дизельное топливо , но также включают в себя другие спирты и углеродосодержащие газы, такие как метан и бутан .

Исследовать

Основным источником финансирования исследований жидкого электротоплива для транспорта была Программа электротоплива Агентства перспективных исследовательских проектов в области энергетики ( ARPA-E ), возглавляемая Эриком Туном. [2] ARPA-E, созданная в 2009 году при президенте Обаме министром энергетики Стивеном Чу , является попыткой Министерства энергетики (DOE) дублировать эффективность Агентства перспективных оборонных исследовательских проектов DARPA . Примеры проектов, финансируемых в рамках этой программы, включают разработку биодизеля компанией OPX Biotechnologies под руководством Майкла Линча [3] и работу Дерека Ловли по микробному электросинтезу в Массачусетском университете в Амхерсте [4] , которая, как сообщается, произвела первое жидкое электротопливо с использованием CO 2 в качестве сырья. . [5] [6]

Первая конференция по электротопливу, спонсируемая Американским институтом инженеров-химиков, прошла в Провиденсе, штат Род-Айленд, в ноябре 2011 года . [7] На этой конференции директор Эрик Тун заявил, что «восемнадцать месяцев спустя мы знаем, что программа работает. Нам нужно знать, сможем ли мы сделать это важным». Некоторые группы не поддаются проверке принципа действия и работают над экономически эффективным расширением масштабов. В настоящее время компания Porsche считается лидером в этих проектах, ориентировочная стоимость галлона топлива составляет сорок пять долларов за галлон. [8]

Электротопливо может стать прорывным , если углеродно-нейтральное электротопливо дешевле, чем нефтяное топливо , и если химическое сырье, полученное методом электросинтеза, дешевле, чем переработанное из сырой нефти . Электротопливо также имеет значительный потенциал в изменении ландшафта возобновляемой энергетики, поскольку электротопливо позволяет удобно хранить возобновляемые источники энергии из всех источников в виде жидкого топлива.

С 2014 года , вызванный бумом гидроразрыва , фокус ARPA-E сместился с электрического сырья на сырье на основе природного газа и, таким образом, от электротоплива. [9]

Ближе к концу 2020 года Porsche объявила об инвестициях в электротопливо, в том числе в проект Haru Oni ​​в Чили по созданию синтетического метанола из энергии ветра. [10] По состоянию на 2023 год этот завод сможет успешно производить 34 340 галлонов в год, а коммерческое применение появится позже. [11] В 2021 году Audi объявила, что работает над проектами по производству электронного дизеля и электронного бензина . [12] Британская компания Zero , основанная в 2020 году бывшим инженером Формулы-1 Пэдди Лоу , разработала процесс, который она называет «петросинтезом», для создания экологически чистого топлива и открыла исследовательский завод в бизнес-центре Bicester Heritage недалеко от Оксфорда . [13]

К 2021 году правозащитная группа Европейская федерация транспорта и окружающей среды сообщила, что авиационный сектор нуждается во внедрении электронного керосина, поскольку он может существенно снизить воздействие авиации на климат. [14] Также наблюдалось, что использование электротоплива в автомобилях приводит к выбросам двух значительных парниковых газов, помимо CO 2 , уловленного для производства: метан (CH 4 ) и закись азота (N 2 O); местное загрязнение воздуха по-прежнему вызывало обеспокоенность, и оно было в пять раз менее эффективно, чем прямая электрификация. [15]

eFuel Alliance, еще одна правозащитная группа , заявляет, что «перспектива недостаточной эффективности электротоплива вводит в заблуждение, поскольку для глобального энергетического перехода решающее значение имеет не степень эффективности конечного использования электроэнергии, а то, насколько эффективно электроэнергия может быть произведена из возобновляемые источники энергии, а затем сделанные пригодными для использования». [16]

В 2023 году исследование, опубликованное Центром передового опыта НАТО в области энергетической безопасности, пришло к выводу, что электронное топливо предлагает один из наиболее многообещающих путей декарбонизации для военной мобильности на суше, на море и в воздухе. [17]

Приложения

Электротопливо в основном рассматривается как дополнение и возможная замена топлива, используемого на транспорте, такого как топливо для реактивных двигателей , дизельное топливо и мазут . [1] Самым основным электротопливом является водород , получаемый из воды, [18] хотя этому препятствуют трудности в эффективном хранении и транспортировке. [19] Водород часто дополнительно перерабатывается в метан или синтез-газ посредством реакции с диоксидом углерода, получаемым с помощью различных возобновляемых источников, который затем может быть переработан дальше для производства более легко обрабатываемых бензина , керосина или дизельного жидкого топлива с помощью процесса Фишера-Тропша. . [20] [21] Пути каталитического синтеза использовались для производства метанола в качестве электронного топлива из синтез-газа, полученного таким способом. [22]

Некоторые современные процессы, в которых утверждается, что производят электротопливо, работают на электроэнергии, вырабатываемой из невозобновляемых ископаемых видов топлива ; ученые признали необходимость этих методов на ранних стадиях производства электротоплива, несмотря на их противоречивый характер. [21]

Проекты

В сентябре 2022 года финская компания Q Power продала P2X Solutions установку по производству синтетического метана, которая должна быть поставлена ​​в 2024 году в Харьявалте , Финляндия, рядом со своим заводом по производству зеленого водорода мощностью 20 МВт . [23] Ren-Gas имеет несколько проектов по производству синтетического метана в Тампере , Лахти , Котке , Миккели и Пори в Финляндии. [24] В декабре 2022 года Porsche и чилийская компания Highly Innovative Fuels открыли пилотный завод Haru Oni ​​в Пунта-Аренас , Чили, основанный на энергии ветра и производящий на пилотном этапе ~130 м 3 eFuel в год с масштабированием до 55 000 м 3 в год к середине 2020-х годов, а еще через два года — 550 000 м 3 для экспорта через порт. [25]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ abc «Экологичное синтетическое углеродное топливо для транспорта» (PDF) . royalsociety.org . Королевское общество . Сентябрь 2019. ISBN 978-1-78252-422-9. Архивировано (PDF) из оригинала 27 сентября 2019 года . Проверено 7 марта 2023 г.
  2. ^ «ЭЛЕКТРОТОПЛИВО: Микроорганизмы для жидкого транспортного топлива». АРПА-Э. Архивировано из оригинала 10 октября 2013 года . Проверено 23 июля 2013 г.
  3. ^ «Новая биологическая конверсия водорода и углекислого газа непосредственно в свободные жирные кислоты». АРПА-Э. Архивировано из оригинала 10 октября 2013 года . Проверено 23 июля 2013 г.
  4. ^ «Электротопливо посредством прямого переноса электронов от электродов к микробам». АРПА-Э. Архивировано из оригинала 10 октября 2013 года . Проверено 23 июля 2013 г.
  5. ^ «Проект ARPA-E | Биотопливо из солнечной энергии и бактерий». Arpa-E.energy.gov , 2014 г., https://arpa-e.energy.gov/technologies/projects/biofuels-solar-energy-and-bacteria. По состоянию на 9 декабря 2023 г.‌
  6. ^ Описания всех исследовательских проектов программы ARPA-E по электротопливу можно найти на веб-сайте программы ARPA-E по электротопливу.
  7. ^ "Конференция SBE по исследованиям в области электротоплива" . Американский институт инженеров-химиков . Проверено 23 июля 2013 г.
  8. ^ Маркус, Фрэнк. «Топливо будущего: Porsche спонсирует крупную инициативу EFuel — по цене 45 долларов за галлон». MotorTrend , MotorTrend, 20 декабря 2022 г., https://www.motortrend.com/features/porsche-supercup-efuel-direct-air-carbon-capture/#:~:text=Future%20Fuel%3A%20Porsche%20Sponsors %20Major%20eFuel%20Initiative%E2%80%94at%20%2445%20a%20Галлон. По состоянию на 9 декабря 2023 г.‌
  9. ↑ Бьелло, Дэвид (20 марта 2014 г.). «Исследование чистой энергии с помощью гидроразрыва». Научный американец . Проверено 14 апреля 2014 г. Дешевый природный газ, извлеченный из сланцев путем горизонтального бурения и гидроразрыва (или гидроразрыва), помог положить конец новейшим программам, таким как Electrofuels, попытка использовать микробы для превращения дешевой электроэнергии в жидкое топливо, и положил начало таким программам, как REMOTE, предложение использовать микробы для превращения дешевого природного газа в жидкое топливо.
  10. ^ Патраску, Даниэль (03 декабря 2020 г.). «Автомобили Porsche будущего будут работать на электронном топливе, включая машины для автоспорта». автоэволюция . Проверено 30 марта 2021 г.
  11. ^ АГ, Порше. «Топливо для размышлений». Отдел новостей Porsche , 14 февраля 2023 г., https://newsroom.porsche.com/en_US/2023/company/porsche-efuels-pilot-plant-haru-oni-chile-synthetic-fuels-behind-the-scenes-31244. HTML ‌
  12. ^ «Audi продвигает технологию электронного топлива: тестируется новое топливо «электронный бензин»» . Медиацентр Ауди . Проверено 30 марта 2021 г.
  13. ^ Колдервуд, Дэйв (05 октября 2022 г.). «Zero Petroleum для производства синтетического топлива в Бистере». ЛИСТОВКА . Проверено 13 января 2023 г.
  14. ^ «Часто задаваемые вопросы: что и как использовать электронный керосин» (PDF) . Европейская федерация транспорта и окружающей среды . Февраль 2021.
  15. ↑ Краиньская, Анна (декабрь 2021 г.). «Волшебное зеленое топливо» (PDF) . Транспорт и окружающая среда.
  16. ^ Это ответ на вопрос «Насколько эффективно использование электронного топлива по сравнению с прямым электричеством?» https://www.efuel-alliance.eu/faq
  17. ↑ Тракимавичюс, Лукас (декабрь 2023 г.). «Миссия Net-Zero: прокладывая путь к использованию электронного топлива в вооруженных силах». Центр передового опыта НАТО в области энергетической безопасности.
  18. ^ Абабне, Хани; Хамид, Британская Колумбия (февраль 2022 г.). «Электротопливо как новое экологически чистое альтернативное топливо: обзор современной литературы». Преобразование энергии и управление . 254 : 115213. doi : 10.1016/j.enconman.2022.115213.
  19. ^ Дженсен, Джо; Вестбо, AP; Ли, К.; Бьеррум, Нью-Джерси (октябрь 2007 г.). «Энергоэффективность бортового хранения водорода». Журнал сплавов и соединений . 446–447: 723–728. doi : 10.1016/j.jallcom.2007.04.051.
  20. ^ ван дер Гизен, Коэн; Кляйн, Рене; Крамер, Герт Ян (17 июня 2014 г.). «Энергетические и климатические последствия производства синтетического углеводородного топлива из CO 2». Экологические науки и технологии . 48 (12): 7111–7121. дои : 10.1021/es500191g. ISSN  0013-936X.
  21. ^ Аб Масри, Арканзас (2021). «Проблемы турбулентного горения». Труды Института горения . 38 (1): 121–155. doi : 10.1016/j.proci.2020.07.144 .
  22. ^ Мацен, Майкл; Альхаджи, Махди; Демирель, Яшар (декабрь 2015 г.). «Химическое хранение энергии ветра путем производства метанола из возобновляемых источников: технико-экономическое обоснование с использованием многокритериальной матрицы решений». Энергия . 93 : 343–353. doi :10.1016/j.energy.2015.09.043.
  23. ^ «P2X Solutions приобретает технологию производства синтетического метана у финской Q Power» (пресс-релиз). Q Сила. 15 сентября 2022 г.
  24. ^ «Проекты». Рен-Газ Ой . Проверено 22 мая 2023 г.
  25. ^ «Официально открыт пилотный завод eFuels в Чили» (пресс-релиз). Порше. 20 декабря 2022 г.

Внешние ссылки