V poslední době se hodně mluví o obnovitelných syntetických palivech. Obecně jsou považovány za technologii, která bude hrát důležitou roli při dosažení čisté nuly v sektoru dopravy. Termíny jako „biopalivo“, „synfuel“ a „e-palivo“ se často používají zaměnitelně. Existují však důležité rozdíly mezi různými typy syntetických paliv, pokud jde o jejich výrobu, škálovatelnost a udržitelnost. Pojďme tedy vnést světlo do zdánlivě komplikovaného světa syntetických paliv a seznámit se se základy výroby syntetických paliv. Není to tak složité – slibujeme!
Co jsou syntetická paliva?
Syntetická paliva jsou kapalná paliva, která mají v zásadě stejné vlastnosti jako fosilní paliva, ale jsou vyráběna uměle. Lze je využívat stejným způsobem, jako se fosilní paliva používají po celém světě. Například je možné vyrábět syntetické tryskové palivo, naftu nebo benzín pro konvenční letadla, lodě, nákladní automobily a automobily. Hlavním rozdílem mezi fosilními a syntetickými palivy je způsob jejich výroby: fosilní paliva vznikají miliony let pod zemí z organické hmoty, která se mění na uhlí, zemní plyn nebo ropu. Syntetická paliva se vyrábějí napodobováním těchto přírodních procesů s využitím obnovitelných zdrojů.
Jak se vyrábí obnovitelná syntetická paliva?
Abyste porozuměli výrobě obnovitelných syntetických paliv, musíte pochopit, z čeho jsou fosilní paliva vyrobena: jednoduše řečeno, jsou vyrobena z řetězců prvků vodíku (H) a uhlíku (C). Nebo jinými slovy, skládají se ze stovek různých molekul uhlovodíků.
Klíčem k výrobě syntetických paliv je syngas, směs vodíku (H) a oxidu uhelnatého (CO). Představte si syngas jako cihlu. Jakmile budete mít cihly, můžete postavit jakýkoli tvar domu. Syngas je univerzální cihla, kterou potřebujete k výrobě jakéhokoli typu kapalného uhlovodíkového paliva, jako je letecký benzín, nafta nebo benzín. Přeměna syntézního plynu na palivo je zavedený průmyslový proces, který se ve velkém měřítku používá po desetiletí, přičemž jako suroviny se používá uhlí a zemní plyn, což samozřejmě není udržitelné. Takže přesně v tom spočívá výzva: vyrábět syntézní plyn udržitelným způsobem. Výroba syntézního plynu vyžaduje velké množství energie. Aby byla tato energie vyráběna udržitelným způsobem, musí pocházet z obnovitelných zdrojů, jako je biomasa, solární, větrná nebo vodní energie.
Jaké druhy obnovitelných syntetických paliv existují?
K dnešnímu dni jsou známy tři způsoby výroby obnovitelného syngasu, a tedy i klimaticky šetrných syntetických paliv: biopaliva, která se vyrábějí z biomasy, e-paliva, která se vyrábějí z obnovitelné elektřiny, a solární paliva, která se vyrábějí pomocí solární energie. teplo. Všechny tři metody jdou hlavně přes syngas, směs vodíku a oxidu uhelnatého. Syntézní plyn je následně přeměněn na kapalná paliva prostřednictvím průmyslových procesů přeměny plynu na kapalinu. To je důvod, proč se tyto tři metody někdy také označují jako „Biomass-to-Liquid“, „Power-to-Liquid“ a „Sun-to-Liquid“.
Biomasa-to-Liquid produkuje biopaliva
Zatímco existuje několik procesů pro přeměnu biomasy na kapalná paliva, nejrozšířenější a nejuniverzálnější z hlediska vstupní suroviny prochází zplyňováním biomasy. Přesněji řečeno, biomasa se při vysokých teplotách přeměňuje na syntézní plyn. Tepelný příkon potřebný k pohonu procesu je obvykle generován spalováním části samotné biomasy. Vstupní suroviny mohou být ad-hoc pěstované rostliny (tj. energetické plodiny, jako je cukrová třtina nebo kukuřice), odpadní biomasa nebo řasy. Biopaliva jsou jediným typem obnovitelných syntetických paliv, která jsou již na trhu dostupná v malých množstvích. Často jsou kritizovány za to, že soutěží s potravinářským průmyslem o ornou půdu, spotřebu vody a omezenou škálovatelnost.
Power-to-Liquid vyrábí e-paliva
E-paliva se vyrábějí z obnovitelné elektřiny, jako je solární, větrná nebo vodní energie. Proces Power-to-Liquid se opírá o sérii kroků přeměny energie. Nejprve se vyrábí obnovitelná elektřina, která pak pohání elektrolyzér, který štěpí vodu na vodík a kyslík. Dále je vodík smíchán s oxidem uhličitým a přeměněn na syngas prostřednictvím reverzní reakce vodního plynu (RWGS) – proces, který se provádí při vysokých teplotách a je poháněn elektřinou. Plánuje se několik projektů, ale k dnešnímu dni neexistuje žádná průmyslová továrna na e-paliva, což také znamená, že e-paliva ještě nejsou na trhu dostupná. E-paliva lze vyrábět s jakýmkoli typem obnovitelné elektřiny, takže by se teoreticky mohla vyrábět po celém světě. Skladování elektřiny pro nepřetržitý provoz však zůstává výzvou, která omezuje aplikaci na několik regionů s mimořádně levnou a nepřetržitou dodávkou obnovitelné elektřiny nebo vyžaduje integraci drahé bateriové technologie.
Sun-to-Liquid vyrábí solární paliva
Solární paliva se vyrábějí ze slunečního tepla, které pohání termochemický reaktor. V reaktoru se oxid uhličitý a voda přeměňují na syngas. Stejně jako e-paliva nejsou solární paliva na trhu zatím dostupná. Slunné oblasti nabízejí ideální podmínky pro výrobu solárních paliv, zejména pouště a polosuché oblasti s vysokou sluneční radiací. Sluneční teplo generované během dne lze akumulovat levným skladováním tepelné energie, což umožňuje nepřetržitou výrobu paliv. Díky skladování jsou solární elektrárny soběstačné a nezávislé na jakékoli síti, což jim dává potenciál pro rychlé a široké škálování.
Kde lze syntetická paliva používat?
Syntetická paliva jsou plně kompatibilní se stávající globální palivovou infrastrukturou. Mohou být použity v konvenčních spalovacích motorech a proudových motorech, což znamená, že běžná auta, letadla a lodě mohou být poháněny syntetickými palivy, aniž by se měnily nebo znovu montovaly. Dále mohou využívat zavedenou palivovou infrastrukturu pro skladování a distribuci.
Obnovitelná syntetická paliva jsou obecně považována za řešení dekarbonizace zejména těch sektorů dopravy, které nelze elektrifikovat. Dálková doprava potřebuje nosiče energie s velmi vysokou hustotou energie, a proto se bude i nadále spoléhat na kapalná paliva, protože obsahují 60 až 100krát více energie na hmotnost než lithium-iontové baterie. Pro dálkové letectví jsou baterie prostě příliš těžké a objemné. Letecký průmysl proto počítá s obnovitelnými syntetickými palivy – kterým říkají Sustainable Aviation Fuels (SAF) – že v budoucnu dosáhnou čisté nuly.
Jaký typ syntetického paliva Synhelion vyrábí?
Synhelion vyrábí solární paliva. Naši technologii jsme založili na slunečním záření, protože slunce je nejhojnějším a nejrozšířenějším obnovitelným zdrojem energie. Minimalizujeme počet kroků přeměny energie tím, že využíváme solární teplo přímo k přeměně oxidu uhličitého na palivo, čímž maximalizujeme efektivitu výroby paliva. Práce se solárním teplem má ještě jednu obrovskou výhodu: skladování tepelné energie je mnohem levnější a ekologičtější než bateriové. Díky našemu patentovanému skladování tepelné energie můžeme vyrábět paliva nepřetržitě a odemknout výrobu syntetických paliv za bezprecedentně nízkou cenu, která je konkurenceschopná fosilním palivům a je ekonomičtější než jiné technologie syntetických paliv.
Synhelion – přeměna slunečního světla na palivo.
Hodně se mluvilo o tom, jak by syntetická paliva mohla být budoucností benzinových a naftových automobilů, ale co to vlastně syntetické palivo je a jaké jsou výhody a nevýhody eFuels – vysvětluje Rory.
Další slova od: Nimisha Jain
Poslední aktualizace 30. března 2023 | 0 min čtení
Syntetická paliva, neboli e-paliva, vyhrála spalovací motor o pozastavení výkonu poté, co EU, lobovaná německými domácími automobilovými značkami, hlasovala pro povolení jejich používání v motorech automobilů i po datu uzávěrky pro nový benzín a naftu v roce 2035. prodej aut. Ale co jsou zač, jsou skutečně uhlíkově neutrální, mohou na ně naše motory aut běžet místo fosilních paliv a znamenají, že možná nikdy nebudeme muset přejít na 100% elektřinu?
Společnosti jako Porsche a Ferrari vrhají obrovské investice do výroby e-paliv neboli syntetických paliv, protože vysoce výkonná povaha jejich vozů vyžaduje, aby měla nízkou hmotnost, nezatíženou těžkými bateriemi. Dlouho se tedy hledalo jiné řešení, které nevypouští žádný uhlík, ale nepoužívá elektrickou technologii. Tato paliva jsou však nákladná na výrobu a jejich vývoj je daleko od sféry hromadné výroby. Co je tedy syntetické palivo, skutečně prodlouží životnost benzínových aut a je to skutečně řešení problému hromadné výroby?
Co jsou syntetická paliva?
Syntetická paliva jsou uhlíkově neutrální typ paliva, který lze použít ve spalovacích motorech (ICE).
Oxid uhličitý se zachycuje během výrobního procesu (podrobně níže) a lze jej použít k výrobě syntetického benzínu nebo nafty a zemního plynu. Pokud provozujete palivovou rafinérii na obnovitelné zdroje energie, jako je větrná energie, máte to nejlepší v oblasti zeleného paliva, aniž byste v dohledu měli baterii. To znamená, že teoreticky můžete řídit svůj Mustang a snížit tak uhlíkovou stopu. Nejlepší na tom je, že tuto ekologickou alternativu benzínu lze čerpat ze stávající infrastruktury běžných čerpacích stanic, takže si auto natankujete během několika sekund, nikoli minut.
Jak se vyrábí syntetická paliva?
Syntetická paliva jsou vyráběna separací vody na její složky kyslíku a vodíku pomocí elektrolýzy.
Vodík se poté smísí s CO2 za vzniku syntetického metanolu, který pak můžete rafinovat na syntetický benzin nebo naftu pro pohon vašeho stávajícího vozu ICE způsobem, který efektivně spotřebovává CO2, místo aby jej pumpoval do atmosféry.
Nahradí syntetická paliva elektromobily?
Realistickou sázkou jsou prozatím elektromobily. Zařízení na zpracování syntetických paliv jsou stále drahá a neobvyklá a je třeba udělat více práce, aby byla široce dostupná za dostupnou cenu.
Elektrolýza, jak název napovídá, zahrnuje velké množství elektřiny, takže musí existovat udržitelný a cenově dostupný způsob výroby dostatečného množství energie pro pokrytí poptávky. Zatímco elektromobily jsou o ulici dál (slovní hříčka), syntetická paliva by se neměla úplně odepisovat. K jejich distribuci lze využít stávající čerpací stanice – což znamená, že infrastruktura v podstatě existuje. A hybrid na syntetické palivo by se mohl ukázat jako vítěz na všech frontách: levný na provoz, úsporný a (pokud se používá obnovitelná energie) skvělý pro životní prostředí. Podívejte se na naše celé video, kde se Rory ponoří hlouběji do toho, zda by syntetická paliva mohla být lepší alternativou k elektromobilům.
Jaká je nevýhoda syntetických paliv?
Je zřejmé, že nic není dokonalé. Vytváření syntetického paliva vyžaduje hodně energie a bohužel stále pravděpodobně budeme při výrobě čistých paliv spoléhat na fosilní paliva, pokud nebudeme mít dostatek větru, slunečního svitu, vln nebo čehokoli, z čeho tuto energii plánujeme získat.
Není to úplně beznadějné: rozhodně existuje dostatek zaručeného větru, aby otočil turbíny a poháněl toto nové zařízení v Chile v Jižní Americe. Nevýhodou je Chile, Jižní Amerika a dostat všechno to syntetické palivo bude přinejlepším složité. Neexistuje žádná dokonalá odpověď. Elektromobily jsou nejbližším řešením a pokračující inovace a zlepšování v této oblasti znamenají, že mnoho dnešních bolestivých míst se řeší přímo a rychle. Syntetická paliva jsou dalším řešením, které by se mohlo časem vyvinout. A jestli to pomůže pohánět starší vozidla nebo vozidla, která v této fázi prostě nemohou jezdit na elektřinu, a snížit náš dopad na klima? Vyplatí se to prozkoumat.
Proč se vyvíjejí syntetická paliva?
Společnosti jako Porsche mohou využívat iniciativy, jako jsou syntetická paliva, aby udržely svůj program motorsportu v chodu s čistým svědomím, poháněly sportovní vozy, které můžete řídit v jeho zážitkových centrech, a nakonec prodávají majitelům svých stávajících silničních vozů, aby je udrželi v provozu. včetně klasiky.
Heritage je velkou součástí značek mnoha výrobců a je to tak správně. V průběhu let se objevilo několik neuvěřitelných aut a nikdo opravdu nechce, aby byla v příštích desetiletích uzákoněna mimo silnice. Syntetická paliva by mohla pomoci udržet tato skvělá auta v provozu v zelenější a čistší budoucnosti.
