Как производить «зеленую энергию» для электромибелей

Высокотехнологичные климатические решения, которые могут сократить выбросы в долгосрочной перспективе

 Мужчины работают внутри термоядерного реактора HL-2M Tokamak, получившего название «искусственное солнце», в Чэнду, провинция Сычуань, в 2019 году (Reuters).

От воспроизведения процесса, который питает солнце, до использования палящих температур глубоко под нашими ногами, ученые, компании и венчурные капиталисты делают ставку на высокотехнологичные способы обеспечить планету энергией без выбросов парниковых газов.

Такие «лунные» технологии, вероятно, станут темой разговоров, когда делегаты соберутся на климатических переговорах ООН в Шотландии, начиная с воскресенья, чтобы выяснить, как ускорить переход от ископаемого топлива.

В то время как традиционные чистые источники энергии, такие как солнечная и ветровая энергия, как ожидается, будут играть ведущую роль в оказании помощи странам в достижении ближайших климатических целей, для достижения более долгосрочных целей могут потребоваться высокотехнологичные решения.

Чтобы сделать эти технологии доступными, потребуются большие исследования, деньги и немного удачи.

Вот некоторые из технологий, привлекающих наибольшее внимание:

• Фьюжн — это процесс, который зажигает солнце. В конечном итоге он может привести в действие ваш дом.

Это работает, когда ядра двух атомов подвергаются сильному нагреву, в результате чего они сливаются в новый более крупный атом, выделяя при этом огромное количество энергии.

Хитрость в том, что обычный топливный водород необходимо нагреть до 150 миллионов градусов по Цельсию, что в первую очередь требует много энергии. Ни одна установка еще не провела термоядерную реакцию, которая высвобождает больше энергии, чем требуется. Запуск электростанции на термоядерном синтезе создает дополнительные препятствия, например, как экономно сдерживать это тепло.

Тем не менее, ученые из Оксфордского университета, Массачусетского технологического института и других организаций говорят, что они добиваются прогресса. Правительство Великобритании считает, что прототип будет готов к 2040 году.

У термоядерного синтеза есть преимущества перед делением, используемым в современных ядерных реакторах для разрушения атомов, в том числе в том, что топливо получают из воды, а не из радиоактивного урана или плутония.

Это означает, что термоядерный синтез не приводит к образованию долговременных радиоактивных отходов, чего хотят немногие политики в своих округах.

Энергетические компании воодушевлены термоядерным синтезом. И итальянская ENI https://www.reuters.com/business/energy/eni-completes-landmark-test-energy-fusion-project-2021-09-08, и норвежская Equinor https://www.equinor.com/ ru / how-and-why / etv-news / equinor-invests-in-fusion-energy.html инвестировали. Американская компания Chevron Corp инвестировала в находящийся в Сиэтле стартап Zap Energy Inc.

Продвинутая ядерная технология

• Усовершенствованные атомные станции будут меньше сегодняшних массивных ядерных реакторов. Теоретически они могут использоваться в удаленных местах или дополнять энергию ветра и солнца, когда солнце садится или ветер стихает. А некоторые версии могли использовать ядерные отходы в качестве топлива.
• Но создание усовершенствованных ядерных реакторов также является сложной задачей. Сегодняшние большие легководные реакторы обеспечивают экономию за счет масштаба, в то время как маленькие могут быть дорогими.
• Критики говорят, что они также будут создавать более концентрированные отходы и будут работать на уране, который намного обогащен, чем топливо в сегодняшних реакторах. Это может сделать некоторые усовершенствованные реакторы и их цепочки поставок привлекательными для боевиков, ищущих материалы, которые можно было бы более легко превратить в грязную бомбу.

В Соединенных Штатах Билл Гейтс хочет построить реактор Natrium в Вайоминге примерно за 1 миллиард долларов, и в 2030-х годах многие из этих станций будут обеспечивать энергосистему. Китай , Россия и Япония также работают над технологией.

Улавливание, хранение углерода

В прошлом месяце в Исландии Climeworks AG в партнерстве с компанией Carbfix, занимающейся хранением углерода, открыла крупнейший в мире завод по откачке углекислого газа из воздуха и закачке его под землю, где, по словам компаний, он в конечном итоге превращается в камень.

Это один из 15 заводов прямого улавливания воздуха (DAC) в мире, которые вместе высасывают с неба около 9000 тонн CO2 в год. Звучит впечатляюще, но это только количество, которое выходит из выхлопных труб 2000 автомобилей.

Высокие затраты, в пределах 600 долларов США за тонну уловленного углекислого газа, могут ограничить рост в краткосрочной перспективе. Но, по словам сторонников, затраты будут падать по мере совершенствования технологии. «Здесь становится намного интереснее», — сказал Ноа Дейч, президент некоммерческой группы Carbon 180. Он считает, что DAC вступит в свои права после 2030 года.

Даже менее технологичные методы улавливания и хранения углерода (CCS), при которых CO2 улавливается на промышленной площадке, а не из воздуха, имеют ухабистую дорогу. Несколько установок для откачивания CO2 из угольных установок для захоронения под землей вышли из строя или были заморожены .

Налоговые льготы в законодательстве США увеличат кредит на CCS примерно до 85 долларов за тонну. Но критики, в том числе экологическая группа Sierra Club, говорят, что предоставление крупных кредитов может побудить предприятия продолжать сжигание ископаемого топлива.

Водород

Водород, давно используемый в ракетном топливе, можно смешивать с природным газом для получения более чистого горючего или использовать в транспортных средствах на топливных элементах, выделяя водяной пар в качестве выхлопных газов. Его также можно извлекать из аммиака в качестве топлива для кораблей.

Святой Грааль — это так называемый чистый водород, производимый с помощью энергии ветра, солнца или ядерной энергии, поскольку сегодняшний «серый водород» производится из ископаемого топлива. Но это стоит примерно в четыре раза дороже.

Другой вариант, синий водород, производится с использованием газовых установок, улавливающих углерод, но некоторые ученые говорят, что этот процесс может выделять метан , делая водород не чище, чем сам природный газ.

Саудовская Аравия, крупнейший в мире экспортер нефти, планирует построить завод стоимостью 5 миллиардов долларов в своем футуристическом городе NEOM для производства чистого водорода.

Геотермальный

Геотермальные электростанции используют тепло до 700 градусов по Фаренгейту (370 C) далеко под поверхностью земли для создания пара и вращения турбин, вырабатывающих электричество.

Такие страны, как США, Индонезия, Филиппины и Кения, являются лидерами в производстве геотермальной электроэнергии. Но технологии должны значительно развиваться, чтобы играть значительную роль в предоставлении альтернативы ископаемым видам топлива.

Соединенные Штаты имеют возможность генерировать 10% текущего спроса на электроэнергию в стране за счет геотермальной энергии, по сравнению с 0,4% сегодня, поскольку высокие первоначальные затраты сдерживают инвестиции. Страны с небольшими ресурсами ископаемого топлива, включая Японию и Сингапур, стремятся развивать геотермальную энергию.