Раскрытие потенциала Power-to-X: будущее экологически устойчивых энергетических решений
Power-to-X — это процесс преобразования энергии во что-то другое (x). Например, энергию можно преобразовать в водород посредством электролиза, который затем можно использовать отдельно или в сочетании с другими компонентами для создания топлива или химикатов. Зеленый переход не может быть завершен без Power-to-X. Во многих ситуациях, например, при использовании электромобилей или тепловых насосов для обогрева наших домов, ископаемое топливо можно немедленно заменить электроэнергией. Однако не все может питаться от электричества или аккумуляторов. Поскольку энергия может использоваться в качестве основы для процесса производства экологичного топлива, Power-to-X имеет решающее значение для использования, например, в тяжелом транспорте, авиации, судоходстве и грузовиках. К той же категории относятся энергоемкие процедуры, используемые в части нашего промышленного производства. Power-to-X также может гарантировать, что у нас есть химические вещества, необходимые для производства пластмасс, лекарств и многих других предметов, которые мы используем ежедневно и которые в настоящее время производятся с использованием ископаемого топлива.
Как работает Power-to-X
Power-to-X использует экологически чистые источники энергии, такие как солнечная и ветровая энергия, для производства электроэнергии. На первом этапе Power-to-X вода (H2O) электролизуется и разделяется на водород (H2) и кислород (O2) с использованием энергии (O). Помимо использования в качестве топлива напрямую, водород также может использоваться в процессе синтеза с добавлением азота (N) или углерода (C) из CO2. В результате производятся новые виды топлива и химикатов, включая аммиак, метанол и метан. Поскольку для их производства используется электроэнергия, их часто называют e-fuels или электротопливом. Они могут использоваться в качестве топлива для таких транспортных средств, как грузовики, корабли и самолеты. Чтобы обеспечить Power-to-X, проводятся исследования о том, как объединить эти два процесса.
Примеры Power-to-X
Процесс синтеза с углеродом
E-топливо, включая e-diesel, e-methanol, e-kerosene, e-dim ethylates (E-DME) и e-methane, можно получить путем смешивания углерода с водородом. Это топливо химически эквивалентно нынешнему ископаемому топливу, что делает его пригодным для немедленного использования в тяжелом транспорте. Поскольку они создаются с использованием возобновляемой энергии и углерода, который мы перерабатываем из предыдущих применений, топливо является углеродно-нейтральным.
Процесс синтеза с азотом
Зеленый аммиак (e-ammonia), который можно использовать в качестве удобрения в сельском хозяйстве или, в конечном итоге, в качестве топлива для судоходства, создается путем объединения азота (N) с водородом. В настоящее время крупномасштабные, очень энергоемкие предприятия производят аммиак для использования в сельскохозяйственных удобрениях. Производство аммиака составляет более 1% всех глобальных выбросов углерода. Поэтому переход на e-ammonia значительно поможет в развитии более устойчивой сельскохозяйственной отрасли.
Почему необходим Power-to-X
Возобновляемые источники энергии, такие как солнце и ветер, имеют решающее значение в переходе к цивилизации без ископаемого топлива. В этой ситуации способность накапливать энергию имеет решающее значение, чтобы мы могли использовать ее, даже когда солнце не светит и нет ветра. Кроме того, часть наших транспортных и производственных секторов не может быть электрифицирована, и вместо этого необходимо преобразовать электроэнергию в другую форму. Для транспортных средств, таких как корабли, грузовики и самолеты, которые не могут работать на электричестве или аккумуляторах, Power-to-X может обеспечить необходимое им топливо. Power-to-X имеет решающее значение для обеспечения производства многочисленных предметов, которые в настоящее время производятся из ископаемого топлива, включая краски, полимеры и фармацевтические препараты.
Заключение
Процедуры Power-to-X могут быть завершены в течение довольно длительного времени. Power-to-X должен стать значительно более энергоэффективным, чтобы производимое топливо было жизнеспособным и, следовательно, конкурентоспособным, если оно действительно поможет удовлетворить растущие энергетические потребности мира. Поиск оптимального способа соединения технологий Power-to-X с остальной энергетической системой по-прежнему является проблемой для исследователей. Для создания наилучшей возможной синергии с остальной энергетической системой с самого начала необходимо разработать интеллектуальные решения с точки зрения системной архитектуры, данных, цифровизации и автоматизации.