Nový střešní systém nevyrábí solární elektřinu ale letecké palivo

Důmyslný systém s koncentrátorem slunečního záření dokáže přeměnit vodu a oxid uhličitý ze vzduchu nejprve na syntetický plyn a pak na syntetické palivo, které je tím pádem uhlíkově neutrální. Technologie funguje, ale vysoké vstupní náklady prozatím komplikují praktické využití.

Solární reaktor nového systému. Kredit: ETH Zürich.

Solární panely na střeše dnes už nejsou nic moc zvláštního. Představte si ale, že máte na střeše podobné zařízení, které z pouhého slunečního záření a vzduchu vyrábí letecké palivo. Právě takový systém vyvinuli odborníci švýcarské techniky ETH Zürich. Zařízení při umístění na Slunci těží ze vzduchu oxid uhličitý a vodu, které pomocí energie slunečního záření zpracovává na syntetický plyn (syngas), tedy směs vodíku, oxidu uhelnatého a případně oxidu uhličitého. Z něj pak zařízení vyrábí letecké palivo, které je uhlíkově neutrální. Při jeho spálení se uvolní jen tolik uhlíku, kolik bylo použito při jeho výrobě.

Syntetická paliva představují zajímavé řešení při přechodu na méně fosilní ekonomiku. Napodobují konvenční paliva z kapalných uhlovodíku a přitom jsou vyráběna z obnovitelných zdrojů, jako je biomasa, odpad nebo třeba ze vzduchu. Podstatnou výhodou syntetických paliv, že mohou nahrazovat či doplňovat stávající fosilní paliva, takže je lze používat v již existujících motorech a infrastruktuře.

Logo. Kredit: ETH Zürich.

Švýcarský systém tvoří tři jednotky. První z nich lapá potřebné molekuly ze vzduchu. Pomocí absorpce získává vodu a oxid uhličitý, které posílá druhé jednotce. Tou je solární reaktor, který využívá sluneční záření k pohánění chemických reakcí. Součástí této jednotky je parabolický koncentrátor, který soustředí sluneční záření do reaktoru a vytvoří v něm teplotu 1 500 °C. V reaktoru je umístěna struktura z oxidu ceru, která absorbuje kyslík z přicházejícího oxidu uhličitého a z vody. Tím vzniká směs vodíku a oxidu uhelnatého, čili syntetický plyn.

Crescent Dunes Solar Energy Project. Kredit: Amble / Wikimedia Commons.

Syntetický plyn může být využit sám o sobě anebo přechází do třetí jednotky zmíněného systému, kde se z něj stane letecké palivo kerosin nebo třeba metanol. Švýcarský tým již otestoval malou verzi systému o výkonu 5 kW, kterou umístili na střeše budovy, jako nějaký solární panel. Systém byl přerušovaně ozářen Sluncem 7 hodin denně, přičemž každý den vyrobil 32 mililitrů metanolu.

Není to mnoho, ale podle tvůrců je hlavní, že systém funguje. Technologii je možné používat v mnohem větším měřítku a pak pochopitelně vyrobí mnohem více paliva. Mohly by vzniknout solární továrny na palivo, které budou do jisté míry připomínat solární termální elektrárny, rovněž vybavené koncentrátory slunečního záření. Badatelé spočítali, že 10 modulů tohoto zařízení, každý schopný koncentrovat 100 MW solární energie, by mohlo dohromady vyrobit 95 tisíc litrů kerosinu denně. To je na jeden let Airbusu A350 z Londýna do New Yorku a zpět.

Aby tato technologie dodávala veškeré potřebné letecké palivo, tak by musela pokrýt plochu o rozloze asi 45 tisíc kilometrů čtverečních. Zásadní problém je s vysokými vstupními náklady, díky kterým je takto vyráběné palivo dražší než soudobá fosilní paliva, která by mělo nahradit. To se ovšem může změnit, situace se neustále vyvíjí.

Video: Fuels from sunlight and air

Literatura

New Atlas 3. 11. 2021.

Nature online 3. 11. 2021.

Autor: Stanislav Mihulka

Datum: 20.11.2021

Tisk článku

Související články:

Umělá fotosyntéza požírá skleníkové plyny a vyrábí energii Autor: Stanislav Mihulka (13.05.2017)
Nový elektrokatalyzátor exceluje ve výrobě etanolu z oxidu uhličitého a vody Autor: Stanislav Mihulka (11.08.2020)
Americké letectvo chce vyrábět palivo průmyslovou fotosyntézou Autor: Stanislav Mihulka (03.11.2021)

Diskuze:

Naturally, Nature nutno číst mezi řádky

Josef Hrncirik,2021-11-26 08:07:02

Článek: 10.1038/s41586-021-04174-y teprve na s.2 ca 12 cm odshora se tajemně zmiňuje, že denní výtěžek z 1 kg CeO2 po ?či při 17 cyklech jeho redukce a oxidace z cca 6,3 hod výkonu do retorty cca 6,7 kW tj. z celkem propálených 42,2 kWh by vyrobil cca 12,81 l syngazu s poměrem H2/COx = molárně 2,7. Určitě chtěli udělat radost sv. Florianovi, protože když COx = CO2 tak vlastně tam foukáme z sněhového hasicího přístroje a těžce nám chybí H2. Aby otestovali inteligenci nepřátel Greendealu, dále uvádí, že konverze CO2 na CO byla průměrně jen 15,1%. I když je CO energeticky zajímavější než H2, rozdíl není velký. Zhruba by to celkem odpovídalo
12,8 *l*1/3,7= 3,5 l H2 + 3,5*1/2,7=1,3 l CO, tj. jakoby dohromady energeticky ekvivalentně cca 4,8 l H2. V obr.2 na s.6 je vidět cykly redukce a oxidace a oněch cca 6,3 hod chodu s průměrem cca 6,7 kW. Bilance plynu ale není jasně uvedena. Určitě tam nebylo jasně kulatých jen 1 nebo 2 kg CeO2, protože se 2 retorty střídají. Na s.2. je správně uvedeno, že kdyby na zařízení svítilo 100 MW, a mělo účinnost 10%, tak by za rok vyrobilo krásné množství kerosenu. Stále není jasno zda tam počítají s 1 kg CeO2 nebo 2 kg, nebo zcela jiným. Na s.16 je vidět, že v průběhu 152 solárních redox-ox. cyklů vyrobili průměrně cca 4,2 l H2+0,5 l CO. S takovým plynem by je Fisher - Tropsch hnal z Herrmann Goehring Werke přes Majdank až před Caricin.
Nyní je však alespoň jasno, že z 1 cyklu ohřevu a oxidace vyrobili ekvivalent cca 4,7 l H2 a 2,35 l O2. Ze 17 cyklů redukce a oxidace tedy průměrně jen po 4,7 l H2/cyklus. To je zhruba 2x méně než odpovídá obr 3.a na s.13 a zhruba stejně jako v obr 2b. Je vidět, že při přípravě směsi pro Fischer-Tropsch syntézu mají výtěžek hořlaviny cca poloviční než v podstatě jen vodíku pro metanol. Že tomu tak bude je jasné každému chemikovi, který se za komunistického teroru musel učit o vodním plynu a jeho šiftu, naturally aniž by čekal na NATURE.
Baskervillský pittbull je však zakopán v termální redukci CeO2. Na ten si měli naturalisté posvítit vší silou v ohništi lehce dosahovaných 5072 mistrů Sun.
Tvrdili, že při ohřátí CeO2 na 1500°C 1 mol uvolní 0,04/2 molu O2. K uvolnění cca 4,7 l H2/ ohřevem CeO2 z 500 na 1500°C pak je nutno uvolnit 4,7/22,4 mol O, tj použít (4,7/22,4)/0,04 = 5,25 mol CeO2, tj. 0,92 kg v ohřevu a totéž ve 2. chlazené retortě. Nutně tedy máme na střeše cca 1,84 kg CeO2 o průměrné teplotě 1000°C. K ohřevu z 500°C na nutných 1500°cC 5,25 mol CeO2 potřebuje dodat cca 360 kJ. Svítíme naň v 1 ohřevu 6,3 h/17 cyklů*6,7 kW, tj. ztrácíme cca 9 MJ. Získané 4,7 l H2 ale mají výhřevnost jen 51 kJ. Účinnost ještě daleko před Caricinem je pouhé 0,5%. F-T syntéza z prakticky čistého CO2 místo CO bude mít účinnost max 25%. Využití světla je pak jen 1/800.
Ani kdyby vysálané a ztracené teplo zjevné (i latentní z nevratnosti dějů navíc brzděných pomalostí dějů v tuhé fázi CeO2 ) těžili z Dysonovy zóny, nedosáhnou ani umnou klamnou re klamou účinnosti pro klamovaných 10%.
Vesmírný Soud je kvůli zvyšování entropie Vesmíru odsoudí nepodmíněně na milion světelných let.
Dobře jim tak!