În Australia va fi construită o fabrică inovativă de producţie a metanolului pentru nave şi maşini, din energie solară, furnizând şi căldură

În ultimii ani am scris de mai multe ori că industria maritimă e în proces de diversificare a combustibililor, pentru a se depărta de dieselul marin poluat, dar şi le gazul lichefiat LNG, care e oricum un mare emitent de CO2. Hidrogenul e unul din combustibilii analizaţi, însă stocarea lui e foarte dificilă, aşa că amoniacul verde şi metanolul verde — ambii produşi sintetic pe bază de energie regenerabilă — se dovedesc a fi soluţii mai viabile datorită simplităţii de stocare şi densităţii lor energetice bune. Şi, de fapt, metanolul produs sintetic e acelaşi tip de combustibil produs acum şi de Porsche în fabrica sa din Chile, folosit deja în competiţii de motorsport drept combustibil obişnuit pe motoarele cu ardere internă. Ei bine, dacă fabrica celor de la Porsche produce 130 tone de e-metanol anual, acum în Australia a fost aprobată construcţia unei mega fabrici mult mai mari şi mai complete şi curioase în tehnologia sa. Foto: Fabrica Porsche de producţie a metanolului pe baza energiei eoliene în Chile

Noua fabrică e construită de compania australiană Vast în Port Augusta şi ea reprezintă un întreg sistem de soluţii şi tehnologii, combinate genial pentru a scoate eficienţă maximă din tot procesul. În rezultat, fabrica vrea să producă anual 7.500 tone de metanol verde, deci produs din energie regenerabilă, ceea ce înseamnă o anvergură de 57,7 ori mai mare decât fabrica Porsche din Chile! Metanolul e un carbohidrat în esenţă, şi e un material foarte folosit în lumea noastră, milioane de tone fiind produse anual, doar că până acum acesta se producea preponderent din gazul natural. Însă metanolul are formula CH3OH, ceea ce înseamnă că dacă e organizat un lanţ de reacţii prin care să se combine atomi de carbon, hidrogen şi oxigen, metanolul poate fi produs şi în condiţii sintetice industriale. Iar dacă aceste procese de filtrare iniţială şi combinare ulterioară sunt alimentate cu energie regenerabilă, atunci metanolul produs la final devine un combustibil regenerabil. La ardere, întrucât are carbon în el, va emite CO2, însă va fi acelaşi CO2 captat anterior în procesul de fabricare a sa, prin urmare folosirea metanolului drept combustibil într-un asemenea ciclu nu adaugă emisii noi CO2, ci doar le reciclează în permanenţă pe cele existente. Foto: Un Porsche alimentat cu metanol, pozat lângă fabrica de metanol din Chile

Cea mai eficientă cale de a produce metanol regenerabil e să se producă întâi hidrogenul pe baza electrolizei apei, într-o reacţie care separă atomii de hidrogen de cei de oxigen din apă, folosind energie regenerabilă. Pentru a produce 1 kg de hidrogen e nevoie de obicei, la scară industrială mare, cam de 57-60 kWh de electricitate. Foto: Instalaţie de electroliză de scară industrială, pentru producţia hidrogenului

Apoi, hidrogenul curat trebuie să intre în reacţie cu CO2-ul captat din atmosferă şi separat de alţi compuşi ai aerului atmosferic. Şi acest proces de captare şi separare consumă energie, dar variaţia e foarte mare în funcţie de metodologia exactă folosită. Reacţia de a produce metanolul din CO2 şi hidrogen e afişată mai jos. Iar per total, pentru a produce 1 kg de metanol din hidrogen şi CO2 e nevoie de circa 0,2 kg de hidrogen, şi 1,4 kg de CO2. Cantitatea directă, fără pierderi, de hidrogen necesar ar fi de 0,187 kg, iar de CO2 — de 1,375 kg. Apropo, pentru a obţine acelaşi kg de metanol final, iniţial e nevoie să treacă prin electroliză o cantitate de circa 1,7 litri de apă. Diferenţa de greutate se remarcă în pierderi şi în apa generată în urma reacţiei. Asta înseamnă că cei 60 kWh de energie pusă într-un kilogram iniţial de hidrogen se distribuie în circa 5 kg de metanol. Dacă poţi face reacţie de electroliză iniţială mai eficientă, consumând 53-55 kWh, atunci cantitatea de energie finală într-un kilogram de metanol, distribuită proporţional, va fi de circa 11 kWh. Există mici consumuri şi pentru celelalte procese, dar electroliza hidrogenului e de departe cea mai energofagă etapă din întregul lanţ. Paradoxul e că într-un kg de metanol final se conţin 22 MJ de energie, sau 6,11 kWh, deci aparent aproape jumătate din energia regenerabilă consumată e irosită. Se consumă în mediu 11,0-12,0 kWh de electricitate pentru producţia 1 kg de metanol, care conţine la final 6,11 kWh, ceea ce înseamnă o pierdere de 44,5-49%. Doar că această pierdere se datorează în mare parte ineficienţelor din procesul de electroliză în fabricarea hidrogenului, despre care vorbim adeseori. Pentru că acolo, la hidrogen, se consumă cei 53-60 kWh de electricitate pentru un kg, dar în final acelaşi kilogram de hidrogen se conţine o valoare intrinsecă de 39,4 kWh de energie, dacă nu luăm în considerare energia necesară evacuării vaporilor de apă formaţi la ardere şi 33,3 kWh dacă se scade această energie. Respectiv, având această valoare energetică în hidrogen, şi întrucât un kilogram de hidrogen se distribuie în circa 5 kg de metanol în producţie, putem înţelege de ce la final metanolul ajunge să aibă o valoare energetică intrinsecă în el de 6,11 kWh per kilogram. Marele avantaj al metanolului e că până la aproape 65 grade Celsius, în condiţii de presiune atmosferică, acesta are o stare lichidă, deci nu e nevoie de rezervoare cu sisteme criogenice ca să-l păstreze lichid, ca la hidrogen, care are nevoie de -253 grade Celsius, or, aceste sisteme ar consuma şi ele energie. Iar un alt avantaj imens al metanolului e că acesta poate fi folosit de motoarele cu combustie aproape fără modificări ale acestora, în special dacă vorbim de motoare mai puternice sau cele de cursă. Motoarele navale trebuie adaptate din start la asta, sau se fac mici modificări ulterioare, dar de obicei şi acolo modificările sunt minime şi ţin mai mult de recalibrarea mixturii. Motoarele navale care sunt deja adaptate să funcţioneze şi pe LNG, şi pe diesel marin, sunt cele mai uşor de adaptat, pentru că au deja o variaţie mare de mixtură prevăzută. Ei bine, Porsche construieşte la scară mică combustibilul său şi are cost imens de până la 50 euro per litru pentru cel produs în Chile. Acum Porsche construieşte o fabrică mai mare în Texas, SUA, unde intenţionează să ajungă la un preţ de 7-8 euro per litru datorită scalării. Şi o scalare şi mai mare e dorită de australienii de la Vast, care şi-au primit aprobarea pentru construcţia fabricii or. Doar că fabrica lor va combina mai multe tehnologii pentru o eficienţă şi mai mare, după cum spuneam. Fabrica australiană nu va folosi turbine eoliene drept sursă de energie şi nici panouri fotovoltaice, ci o centrală solară cu concentrară, deci cu heliostate concave, care-şi concentrează reflecţiile concentrate de lumină spre turnuri centrale, acele turnuri conţinând de obicei sare topită, care circulă într-un circuit închis şi ajung să propulseze o turbină cu abur, aceasta generând electricitate. Avantajul acestor centrale e că ele pot stocare sarea topită fierbinte, pentru a produce energie şi după apusul soarelui. La fel va stoca energia şi fabrica australiană a celor de la Vast. Foto: Aşa va arăta centrala din Australia

Genialitatea acestei fabrici australiene e că ea va produce nu doar electricitatea, pe care să o folosească la producţia de hidrogen şi apoi metanol, ci şi căldură. De fapt, căldura e un efect advers al acestor procese — la electroliza apei în producţia de hidrogen, energia pierdută se emană în căldură, apoi la producţia de electricitate în centrala solară sarea topită, după ce încălzeşte apa până la abur pentru turbină, are încă foarte multă căldură în ea, care poate fi captată, şi la fel şi turbina cu abur, după ce e propulsată, mai există căldură ce poate fi captată. Centrala captează acea căldură care s-ar fi pierdut prin emanaţii, nu acea care ar fi revenit înapoi în circuit pentru un nou ciclu de încălzire, iar acea căldură captată e trimisă apoi ca energie termică spre fabrici, pentru a fi folosită în procese industriale. Deci, captând căldura şi folosind-o după producţia de electricitate, această centrală şi-a sporit enorm randamentul total. Centrala solară a noii fabrici australiene de metanol va avea o putere de 30 MW şi 288 MWh de stocare, ceea ce ar trebui să-i asigure o producţie de electricitate aproape 24 ore în continuu, întrucât 288 MWh de stocare pot asigura peste 9 ore de producţie a electricităţii în lipsa soarelui. Aşa cum spuneam, din toată electricitatea produsă anual la această centrală, fără lua în calcul şi energia termică captată şi livrată adiţional, se vor produce 7.500 tone de metanol. Şi dacă am dedus mai sus că pentru produs un kg de metanol final se consumă circa 11-12 kWh de electricitate, asta ar însemna că pentru 7.500.000 kg de metanol produs anual e nevoie de 82.500.000-90.000.000 kWh de electricitate, sau 82,5-90 GWh. Asta ne permite să calculăm şi factorul mediu de capacitate al noii centrale solare. La 30 MW putere, dacă ea ar funcţiona 24 ore din 24, ea ar produce anual 262,8 GWh putere. Deci, la 90 GWh consumaţi pentru producţia de metanol, ar rezulta un factor de capacitate direct de până la 35%, însă acest factor nu ia în considerare energie termică, fapt care sporeşte mut randamentul final, şi un eventual consum de electricitate pentru procese adiţionale aferente. Chiar şi aşa, datorită faptului că va produce la o scară mult mai mare şi va avea toate aceste procese de căldură captată şi livrată, noua fabrică australiană estimează că va putea scădea considerabil preţul metanolului verde produs aici. Iar dacă vorbim deja de consum de metanol în motoarele cu ardere internă de pe nave şi maşini, putem deduce şi câţi litri de metanol înseamnă cele 7.500.000 kg, or 1 litru de metanol cântăreşte 0,791 kg. Asta înseamnă că 7.500.000 kg devin 9.481.668 litri de metanol produşi anual. Fabrica din Australia spune că va livra preponderent acest combustibil în primul rând pentru navele mari transportatoare de containere, adaptate la acest tip de propulsie, care vor avea astfel emisii nete de zero CO2. Însă o parte poate ajunge şi pentru alimentarea maşinilor, iar cei de la Vast spun că de aici încolo planifică mai multe fabrici, de scară şi mai mare.

O sursă: piataauto.md