En løsning på solenergiintermittens

Afbrænding af naturgas udleder omkring halvt så meget kuldioxid som afbrænding af kul, men det producerer stadig store mængder af drivhusgassen i atmosfæren. En ny enhed, der udvikles ved Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), kunne reducere disse emissioner med 20 procent ved at bruge varme fra solen til at omdanne naturgas til et alternativt brændstof kaldet syngas, et brændstof med lavere kulstofindhold.

Solbrændstof: En parabolskål koncentrerer sollys i en prototype enhed, der kunne bruges til at opgradere naturgas.

Processen undgår intermittensproblemet med solpaneler, hvis output afhænger af vejret og tidspunktet på dagen. Brændstoffet produceret af den nye enhed kan opbevares og bruges, når det er nødvendigt for at generere en konstant forsyning af elektricitet.

Forskernes mål er at bruge enheden til at producere elektricitet til seks cents per kilowatt-time elektricitet, hvilket er konkurrencedygtigt med fossile brændstoffer.

Enheden bruger en parabolskål til at koncentrere lyset fra solen og producere varme. Denne varme giver den nødvendige energi til at omdanne metan til syngas, som er en blanding af kulilte og brint. Vand opvarmes for at producere damp, som derefter bruges i en proces kaldet dampreformering, som bruges i olieraffinering og andre industrielle processer. Under dampreformering reagerer damp med metan, hovedbestanddelen af ​​naturgas, for at danne syngas.

Syngas kan afbrændes i naturgaskraftværker for at generere elektricitet. Syngassen kan også behandles til at lave flydende brændstoffer såsom diesel - det er lettere at omdanne syngas til flydende brændstof end det er at omdanne metan. Dette kan være nyttigt til at reducere olieimporten, men fordelene ved kulstofemission er ikke klare. Forskerne har endnu ikke fastslået, om teknologien vil reducere kulstofemissionerne sammenlignet med olie, til dels fordi der udledes kuldioxid under processen med at omdanne syngas til flydende brændstof.

Selvom det ikke helt eliminerer kuldioxidemissioner, er det tættere på at være praktisk end nogle andre tilgange til at bruge solenergi til at generere brændstoffer, siger James Miller , lederen af ​​Sunshine to Petrol-programmet på Sandia National Laboratory, som ikke er involveret i arbejdet hos PNNL. Dampreformering er en etableret proces, der ikke kræver nogen gennembrud i katalysatorer eller materialer. [PNNL]-teknologien er attraktiv, fordi det er noget, der potentielt kan gøres på kort sigt for at komme videre med at reducere kulstofemissioner, siger han.

I modsætning hertil er Miller ved at udvikle teknologi, der vil omdanne kuldioxid og vand til dieselbrændstof, hvilket kræver meget mere energi og nye materialer, og som vil tage længere tid at udvikle (se At omdanne kuldioxid til brændstof og demonstrere en CO2-genvinder).

Et alternativ til den nye teknologi er at bruge damp fra koncentreret sollys til direkte at producere elektricitet via dampturbiner. I et sådant system kan varme lagres ved at varme smeltede salte op, som kan bruges til at generere damp efter solen går ned (se Billig solenergi om natten). En potentiel fordel ved den nye tilgang er, at syngassen kan bruges til at generere enten elektricitet eller flydende brændstoffer, alt efter hvad der viser sig at være mere økonomisk, siger Robert Weeng , der leder arbejdet hos PNNL.

Processen er mere effektiv end at producere elektricitet fra solpaneler. Den første prototype lagrer 63 procent af energien i det sollys, der rammer den i form af kemisk energi. Afbrænding af brændstoffet i et kraftværk vil spilde omkring halvdelen af ​​denne energi som varme, hvilket bringer den samlede effektivitet ned til omkring 30 procent, men det er stadig dobbelt så effektivt som typiske solpaneler. Lagring af solenergi i form af kemiske bindinger i syngas kan vise sig at være billigere end at lagre den energi i batterier, i hvert fald i den nærmeste fremtid.

Alligevel er systemet i sin nuværende form sandsynligvis stadig for dyrt til at konkurrere med fossile brændstoffer. For at sænke omkostningerne arbejder forskerne på at forbedre effektiviteten endnu mere, hvilket ville øge mængden af ​​brændstof, hver enhed kunne lave, så der ville være behov for færre. De starter med at øge temperaturen, som den fungerer ved, hvilket kræver forbedring af de materialer, enheden er lavet af. Forskerne arbejder også på at forbedre ydeevnen af ​​et system, der forvarmer indgående brændstof - et varmeudvekslingssystem, der strømmer metanen gennem mikroskopiske kanaler.

Der foretages også forbedringer af systemet til at koncentrere solen med det formål at gøre det billigere at fremstille. Dette bliver gjort af et spinoff-firma kaldet Solar Thermochemical. Det udvikler både parabolske retter, som dem, der blev brugt i den første prototype, såvel som store felter af spejle, der fokuserer lyset på et centralt tårn, såsom de termiske solvarmeanlæg, der bygges ved Ivanpah af BrightSource Energy (se BrightSource Pushes Ahead on Another Massive Solar termisk anlæg).

skjule