Solární palivové zařízení u španělského města Móstoles Kredit: IMDEA Energy Institute.

Zatím jde o demonstrační pokus v rámci projektu EU Horizon 2020 SUN-to-LIQUID, na kterém se kromě španělského výzkumného institutu IMDEA Energy podílí například i Spolková vysoká technická škola v Curychu (ETH Zürich) nebo německá společnost Bauhaus Luftfahrt e.V.

Schéma solární palivové elektrárny. Soustava ovladatelných zrcadel soustřeďuje sluneční záření do solárního reaktoru ve vrcholu věže. Zde se probíhá katalytická redukce vodních par a oxidu uhličitého na syngas – směs oxidu uhelnatého a vodíku. Syngas se v jednotce Gas-to-Liquid pomocí Fischerovy–Tropschovy syntézy zpracovává na kapalná uhlovodíková paliva. Všechny subsystémy jsou ovládány z řídicí centrály. Kredit: IMDEA Energy Institute, Stefan Zoller et al., Joule 2022

Solární věžovou palivovou elektrárnu u města Móstoles tvoří soustava 169 zrcadel automaticky sledujících Slunce, jež odrážejí a soustřeďují jeho zář do otvoru na vrcholu 15metrové věže. Fokusované světlo, které průměrně odpovídá 2 500násobku slunečního toku (v maximu až 4 000násobku) řízeně ozařuje 16centimetrové okno válcové dutiny – reaktoru. Jeho vnitřní plášť je pokrytý vysoce porézní vrstvou oxidu ceričitého (viz obrázek). Působí jako katalyzátor, který se účastní chemických reakcí, ale vystupuje z nich nezměněný.

Vnitřní obložení solárního reaktoru vysoce porézní vrstvou oxidu ceričitého Kredit: IMDEA Energy Institute, Stefan Zoller et al., Joule 2022

Když vlivem soustředěného záření stoupne v dutině reaktoru teplota až na 1 500 °C, struktura oxidu ceričitého částečně redukuje, tedy přichází o nějaké atomy kyslíku, který se odvede ven. Pak se odklonem zrcadel teplota sníží na asi 900 °C a do válce se tryskami přivede oxid uhličitý, vodní pára a inertní argon. Zredukovaný oxid ceru si nyní chybějící kyslík opět přivlastní tím, že ho ukradne molekulám CO₂ a H₂O. Tedy je zredukuje na oxid uhelnatý (CO) a vodík (H₂). Oba  tyto plyny jsou složkami takzvaného syngasu (syntetického plynu), který z reaktoru proudí potrubím do výrobní jednotky u základny věže, kde je z něho Fischerovým–Tropschovým procesem syntetizován petrolej a další uhlovodíky.

Zrcadly fokusované sluneční záření rozehřívá válcovou dutinu solárního reaktoru na teplotu až 1500 °C Kredit: IMDEA Energy Institute

Jde tedy o plně integrovaný termochemický výrobní řetězec, který zatím dokáže využít jen 4,1 procent dopadající sluneční energie. Za devět dnů zkušebního provozu palivová elektrárna vyprodukovala 5 191 litrů syngasu. Zdá se to být relativně velké číslo, nicméně produkce výsledného leteckého petroleje již není tak povzbudivá – v průměru jen litr za den. A to je míň než málo, když si uvědomíme, že například Jumbo Jet (Boeing 747) spotřebuje při startu a vystoupání do letové výšky asi 19 000 litrů paliva. Další hodnoty spotřeby paliva u různých letadel například zde.

I kdyby rekuperace tepla zvýšila u této bezpochyby zajímavé ekologické technologie účinnost z dosažených 4 % na předpokládaných 20 %, nemá potenciál zajistit co jen trochu relevantní podíl na spotřebě paliva v leteckém průmyslu. Zejména v době velké vlny vyzbrojování. Pro rozvoj a konkurenceschopnost jakékoli země byl, je i bude rozhodující dostatek ekonomicky dostupných energetických zdrojů.

Video: Projekt SUN-to-LIQUID - Obnovitelná paliva ze sluneční energie

Literatura: IMDEA Energy Institute, ScienceNews, Joule (volně přístupný odborný článek)