Kodėl tik „Porshe“ savininkai gali sau leisti e-degalus ir ekologišką vandenilį: anglies atžvilgiu neutralaus kuro siurbimas iš oro

 

Kadangi daug pigiau yra naudoti elektrą tiesiogiai, o ne paversti elektrą į e-kurą ir vandenilį, o vėliau tai deginti.

 

     „Kai kovo mėn. Europos Sąjunga patvirtino įstatymą, reikalaujantį, kad visi nauji automobiliai nuo 2035 m. neišmestų anglies dvideginio, Vokietija sugebėjo gauti išimtį transporto priemonėms, varomoms „e-degalais“. Nors tai iš tikrųjų reiškia, kad kai kurie benzinu varomi sportiniai automobiliai, greičiausiai, ir toliau bus gaminami, tikimasi, kad jie gali būti varomi, neperkaitinant planetos.

 

     E-degalai gavo savo pavadinimą, nes yra pagaminti sintetiniu būdu, naudojant elektrą. Procesas apima vandenilio sujungimą su anglimi, kad būtų gautas įvairus angliavandenių kuras, pavyzdžiui, dyzelinas, benzinas ar reaktyvinis kuras.

 

     Vandenilis gali būti pagamintas, naudojant elektrolizę, kad vanduo būtų padalintas į jo sudedamąsias dalis. Anglis gaunama iš anglies dioksido, galbūt sugaunamo iš pramoninio kamino arba netgi išsiurbiama tiesiai iš atmosferos per vadinamąsias tiesioginio oro surinkimo sistemas. Jei abu procesai yra varomi anglies dioksido neišskiriančia elektra, e-degalai yra neutralūs anglies dioksido atžvilgiu. Juk, deginant kurą, atgal į orą išmetama anglis yra ta pati, kuri iš pradžių buvo panaudota jiems gaminti.

 

     Nors saujelė didelių gamyklų jau gamina e-kurą aviacijai, dauguma anglies gauna iš seno kepimo aliejaus, gyvulinių riebalų ir biomasės. Kai kurie siekia naudoti tiesioginį oro gaudymą, nors ši technologija vis dar yra prototipo stadijoje. Vienas tokių fabrikų yra Čilės pietuose. Jį valdo įmonių grupė, kuriai priklauso „Porsche“, priklausanti Vokietijos „Volkswagen“ grupei. Čilė – vėjuota vieta, todėl gamyklą varoma su vėjo jėgaine. Kol bus paruošta tiesioginio oro surinkimo sistema, fabrikas anglies dioksidą gauna iš alaus daryklos, kur fermentacijos metu jį gamina mielės.

 

     „Porsche“ automobiliai, varomi e-degalais, bus šalutinis, o ne pagrindinis verslas. Įmonė siekia, kad iki 2030 m. daugiau, nei 80 %, jos transporto priemonių būtų varomos su akumuliatoriais. 

 

Karlas Dumsas, įmonės elektroninių degalų vadovas, sutinka, kad elektromobilis visada bus efektyvesnis nei varomas e-degalais. (Taip yra dėl papildomų veiksmų, susijusių su elektros energijos pavertimu sintetiniu kuru, o ne tiesiog įkraunant akumuliatorių.) 

 

Tačiau, anot jo, po 2030 m. keliuose vis tiek bus daug vidaus degimo transporto priemonių. Šie automobiliai bus ekologiškesni, pilant juos e-kuru.

 

     Dr Dums mano, kad dėl masto ekonomijos elektroninis kuras gali būti konkurencingas su iškastiniais, galbūt, iki dešimtmečio pabaigos. 

 

Ir, anot jo, jie siūlo patogų būdą kaupti atsinaujinančios energijos perteklių arba pritaikyti ją eksportui. Čilė gali pagaminti didžiulius kiekius atsinaujinančios energijos. Tačiau vėjas ir saulė yra nenuspėjami, o kai kuriomis dienomis gali pagaminti daugiau elektros, nei reikia. Čilei trūksta ilgo nuotolio tinklų, kad šis perteklius būtų perduotas kitur. Tačiau jei jis būtų paverstas skysčiu, jis galėtų būti išsiųstas į užsienį naudojant esamą infrastruktūrą, skirtą iškastiniam kurui.

 

     „Galų gale, – sako dr. Dums, „Porsche“ verslas „išpildo mūsų klientų svajones“. Nors elektromobiliai yra ir sklandūs, ir šaunūs, kai kurie iš tų klientų gali pasiilgti benzinu varomo variklio urzgimo ir griaustinio. Jei ateityje norėsite benzinu varomo 911, e-degalai gali leisti „Porsche“ jums jį parduoti." [1]

·  ·  · 1.  "Sucking a carbon-neutral fuel out of thin air." The Economist, 10 June 2023, p. NA.

Why only Porshe owners can afford e-fuels and green hydrogen: Sucking a carbon-neutral fuel out of thin air.

 

 Since it is much cheaper to use electricity directly instead of converting electricity into e-fuels and hydrogen, and then burning them. 

"When in March the European Union approved a law requiring all new cars to have zero carbon emissions from 2035, Germany managed to wangle an exemption for vehicles running on "e-fuels". Some saw it as a charter for producers to continue flogging internal-combustion engined cars to petrol-heads. While it does, indeed, mean some petrol-powered sports cars are likely to remain in production in the future, the hope is they can be powered without overheating the planet.

E-fuels get their name because they are made synthetically, using electricity. The process involves combining hydrogen with carbon to produce various hydrocarbon fuels, such as diesel, petrol or jet fuel.

The hydrogen can be made by using electrolysis to split water into its constituent elements. The carbon comes from carbon dioxide, perhaps captured from an industrial chimney-stack, or even sucked directly out of the atmosphere via so-called direct-air capture systems. Provided both processes are powered by zero-carbon electricity, e-fuels are carbon neutral. After all, the carbon released back into the air when the fuels are burned is the same that was used to make them in the first place.

Although a handful of big plants already make e-fuels for aviation, most obtain their carbon from old cooking oil, animal fat and biomass. Some aim to use direct-air capture, although the technology is still largely at the prototype stage. One such plant is in southern Chile. It is run by a group of companies that includes Porsche, part of the German Volkswagen group. Chile is a windy place, so the factory is powered by a wind turbine. Until its direct-air capture system is ready, the plant is getting carbon dioxide from a brewery, where yeast produces it during fermentation.

For Porsche, cars powered by e-fuels will be a sideline rather than its main business. The firm aims to have more than 80% of its vehicles running on batteries by 2030.

Karl Dums, the firm's head of e-fuels, readily agrees that an electric car will always be inherently more efficient than one that runs with e-fuels. (This is because of the extra steps involved in turning electricity into synthetic fuel, rather than just charging a battery directly.)

But, he says, there will still be plenty of internal-combustion vehicles on the road after 2030. These could be made greener by filling them with e-fuels.

Dr Dums reckons economies of scale could make e-fuels competitive with fossil ones, perhaps by the end of the decade. And, he says, they offer a convenient way to store surplus renewable energy, or to make it suitable for export. Chile has the potential to produce huge amounts of renewable power. But the wind and the sun are unpredictable, and on some days could produce more electricity than necessary. Chile lacks the long-range grids to transmit that surplus elsewhere. If it were turned into a liquid, though, it could be shipped abroad using existing infrastructure designed for fossil fuels.

"In the end," says Dr Dums, Porsche's business is "fulfilling dreams for our customers." Although electric cars are both smooth and nippy, some of those customers might miss the growl and thunder of a petrol-powered engine. If you do fancy a petrol-powered 911 in the future, e-fuels might allow Porsche to sell you one.” [1]

·  ·  · 1.  "Sucking a carbon-neutral fuel out of thin air." The Economist, 10 June 2023, p. NA.

 

Suomijos įmonė mano, kad gali trečdaliu sumažinti pramonės anglies dvideginio išmetimą

"Iškastinio kuro jėgaines galima pakeisti saulės baterijomis arba branduoliniais reaktoriais. Benzinu varomus automobilius galima pakeisti tokiais, kurie akumuliatoriams įkrauti naudoja anglies dioksido neišskiriančią elektrą. Tačiau ne kiekvieną ekonomikos dalį taip lengva dekarbonizuoti, net iš esmės. 

 

     Trys sunkiosios pramonės šakos – cemento, chemijos ir plieno gamybos – yra ypač sudėtingos išvalyti. Viena iš priežasčių yra ta, kad viskas priklauso nuo cheminių procesų, kuriems reikia labai aukštos temperatūros.

 

     Pavyzdžiui, geležies išgavimas iš rūdos yra pirmasis plieno gamybos žingsnis. Temperatūra krosnių viduje gali viršyti 1600°C. Cemento krosnyse, kurios kalkakmenį paverčia klinkeriu, viena iš cemento žaliavų, gali pasiekti 1400°C temperatūrą. Kadangi kai kuriems pramoniniams procesams vykdyti, naudojant vien elektros energiją, yra sudėtinga arba neįmanoma sukurti tokią temperatūrą, įmonės remiasi iškastiniu kuru.

 

     Ekologiškai mąstančios įmonės ieško alternatyvų. Pavyzdžiui, vandenilis gali būti gaminamas padalijant vandenį į sudedamąsias dalis. Jei tai daroma naudojant švarią energiją, dujas galima sudeginti kaip anglies neišskiriantį kurą. Kitas variantas būtų likti prie iškastinio kuro, bet surinkti ir palaidoti jų generuojamą anglies dioksidą – idėja žinoma kaip anglies surinkimas ir saugojimas. Tačiau abi technologijos yra kuriamos, todėl reikėtų sukurti daug naujos infrastruktūros, kurios dar nėra.

 

     Brightlands Campus, valstybės ir pramonės remiamame inovacijų centre netoli Mastrichto, Nyderlanduose, Suomijos inžinerijos įmonė Coolbrook tikisi tai pakeisti. Jo „RotoDynamic“ sistema sukurta tiekti tik tokias itin aukštas temperatūras, kokių reikia sunkiajai pramonei, ir tai daryti,  varomuose vien elektra, procesuose.

 

     Sukasi aukštyn

 

     Lengviausias būdas galvoti apie „Coolbrook“ sistemą yra, kaip dujų turbina atvirkščiai. Įprasta dujų turbina, naudojama elektrinėse ar reaktyviniuose varikliuose, degina iškastinį kurą, kad sukurtų karštas aukšto slėgio dujas, kurios suka rotoriaus mentes. Ta sukimosi energija gali būti naudojama trauką generuojančiam ventiliatoriui paleisti (kaip reaktyviniuose lėktuvuose) arba generatoriuje paversti elektra (kaip elektrinėje).

 

     Vietoj to, naujoji sistema prasideda nuo elektros variklio. Variklis suka turbinos rotorius. Tada į turbiną tiekiamos dujos arba skystis. Patekę į vidų, rotoriai pagreitina medžiagą iki viršgarsinio greičio, o tada vėl greitai sulėtina. Staigus lėtėjimas paverčia pagreitintose dujose ar skystyje esančią kinetinę energiją į šilumą. Jei variklis maitinamas žaliąja elektra, anglies dioksidas nesusidaro.

 

     Pirmasis bandomosios gamyklos Brightlands bandymas apims garų krekingą, vieną iš daugiausiai energijos reikalaujančių procesų naftos chemijos gamyklose. Įprasti krekeriai suskaido pirminį benziną, vieną žalios naftos komponentą, į mažesnes molekules. Kaip rodo pavadinimas, tai daroma, pirminį benziną skiedžiant garais, tada, jei nėra deguonies, supučiant jį krosnyje.

 

     „Coolbrook“ bandomoji gamykla įleis pirminio benzino ir garų mišinį į besisukančią turbiną, kuri įkaitins jį iki maždaug 1000 °C. Tai turėtų suskaidyti pirminį benziną į tokias medžiagas, kaip propilenas ir etilenas, kurios naudojamos plastikams gaminti. Tikimasi įrodyti, kad elektriniame reaktoriuje ne tik įmanoma suskaidyti benziną, bet ir geriau. Laboratoriniai tyrimai parodė, kad elektrifikuoto proceso derlius gali būti žymiai didesnis, nei gaunamas, naudojant iškastinį kurą.

 

     Darant prielaidą, kad viskas vyks pagal planą, įmonė bandys gaminti šilumą keliems kitiems pramonės procesams. Joonas Rauramo, Coolbrook bosas, mano, kad šildytuvas turėtų atlaikyti iki 1700 °C temperatūrą. Dėl to jis būtų tinkamas daugeliui daug energijos naudojančių programų, įskaitant plieno, cemento, stiklo ir keramikos gamybą. Kelios didelės įmonės prisijungė prie bandomojo projekto partnerių. Tai yra britų naftos įmonė „Shell“, Brazilijoje įsikūrusi cheminių medžiagų gamintoja „Braskem“ ir viena didžiausių cemento gamintojų pasaulyje CEMEX.

 

     Elektros šilumos nepakaks, kad būtų visiškai pašalintas sunkiosios pramonės anglies dvideginio išmetimas. Taip yra todėl, kad nemaža dalis sektoriaus išmetamų teršalų susidaro, ne deginant iškastinį kurą, o dėl procesų, kuriuos jie maitina, chemijos. Pavyzdžiui, gaminant cementą, maždaug pusė anglies dioksido susidaro, kaitinant krosnį, naudojant iškastinį kurą. Kita pusė gaunama iš kalcinavimo, cheminės reakcijos, kurios metu kalkakmenis virsta klinkeriu.

 

     Panaši istorija yra su plieno gamyba, kai geležis chemiškai išskiriama iš rūdų, kurios laiko ją geležies oksidu. Tai atliekama, rūdai aukštoje temperatūroje reaguojant su anglies monoksido ir vandenilio mišiniu. Tai pašalina deguonies atomus ir palieka gryną geležį. Tuo tarpu deguonis jungiasi su anglimi, kad susidarytų anglies dioksidas.

 

     Tai reiškia, kad net jei šiluma šioms reakcijoms buvo tiekiama nulio-anglies elektra, su likusia emisija vis tiek reikėtų kažkaip susitvarkyti. Įmonės įvairiais būdais stengiasi modifikuoti chemiją, tačiau joks požiūris dar nėra paruoštas rinkai.

 

     Tačiau technologija neturi visiškai išspręsti problemą, kad būtų naudinga. Ponas Rauramo mano, kad jo įmonės technologija galėtų panaikinti 30% sunkiosios pramonės išmetamų teršalų. Ir, anot jo, tai gali padaryti ir nereikia išradinėti nieko iš esmės naujo. „Tai žinomas mokslas“, – sako ponas Rauramo. „Tai tiesiog nebuvo pritaikyta taip, kaip mes tai darome.“" [1]

 

Klausimas, ar apsimokės keisti technologijas dėl to vargano trečdalio, jei reikės du trečdalius sugaudyti ir saugoti? 

·  ·  · 1. "A Finnish firm thinks it can cut industrial carbon emissions by a third." The Economist, 10 June 2023, p. NA.