Раскрытие потенциала Power-to-X: Будущее 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 химических веществ. Зеленый переход не может быть завершен без Power-to-X. Во многих ситуациях, например, при использовании электромобилей или тепловых насосов для отопления наших домов, ископаемое топливо можно немедленно заменить электроэнергией. Однако не все может работать от электричества или аккумуляторов. Поскольку энергия может использоваться в качестве основы для процесса производства экологически чистого топлива, Power-to-X имеет решающее значение для использования, например, в тяжелом транспорте, авиации, морских судах и грузовиках. К этой же категории относятся очень 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 устойчивые 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). В дополнение к использованию в качестве топлива напрямую, водород также можно использовать в процессе синтеза с добавлением азота (N) или углерода (C) из CO2. В результате образуются новые виды топлива и химические вещества, в том числе аммиак, метанол и метан. Поскольку для их производства используется электроэнергия, их часто называют e-fuels или electro-fuels. Они могут использоваться в качестве топлива для транспортных средств, таких как грузовики, корабли и самолеты. Чтобы обеспечить Power-to-X, проводятся исследования того, как объединить эти два процесса.
Примеры Power-to-X
Процесс синтеза с углеродом
Электронное топливо, включая e-diesel, e-methanol, e-kerosene, e-dim ethylates (E-DME) и e-methane, может быть получено путем смешивания углерода с водородом. Это топливо химически эквивалентно современному 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, это 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 заводы производят аммиак для использования в сельскохозяйственных удобрениях. На производство аммиака приходится 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 тогда, 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 в Power-to-X могут быть завершены в течение достаточно долгого времени. Power-to-X должен стать значительно более энергоэффективным, чтобы производимое топливо было жизнеспособным и, следовательно, конкурентоспособным, если он действительно хочет помочь удовлетворить растущие энергетические потребности мира. Поиск оптимального способа подключения технологий Power-to-X к остальной энергетической системе остается 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.