Метан – источник возобновляемой энергии

За возобновляемыми источниками энергии будущее. Однако их нестабильность приводит к необходимости искать новые способы хранения ветряной и солнечной энергии. По мнению немецких ученых, преобразование избыточной энергии в газ может стать решением этой проблемы.

Сектор солнечной и ветряной энергетики растет с удивительной скоростью. Только за 2010 год солнечные панели, установленные на крышах домов в Германии, произвели в общей сложности около 8 гигаватт, что превышает производственную мощность семи атомных электростанций, недавно выведенных из эксплуатации. 

Ветряная энергетика обладает еще большим потенциалом. Согласно энергетической дорожной карте правительства Германии, прибрежные ветряные энергоустановки будут производить по меньшей мере 25 гигаватт электроэнергии к 2030 году.

Конечно, если бы каждый день в Германии был солнечным и ветреным, страна  смогла бы  без особых затруднений обеспечить свою энергетическую независимость. Однако изменчивые погодные условия не позволяют наладить стабильное производство солнечной и ветряной энергии.

В связи с этим возникает несколько насущных вопросов. Что делать, когда не светит солнце и ветер не дует? Как наладить энергоснабжение в ночное время или в дождливые месяцы, например, в ноябре?

Природные энергетические ресурсы не всегда стабильны, поэтому необходимость в отлаженной системе аккумулирования и хранения электроэнергии возрастает многократно. В настоящее время ученые пытаются разработать технологию, которая бы обеспечила возможность долгосрочного хранения больших объемов энергии и была бы выгодной с экономической точки зрения.  

Схема развития энергетики на базе гидроаккумулирующих электростанций,на которых выравнивание суточной неоднородности графика электрической нагрузки осуществляется за счет перекачивания насосами воды из нижнего водоёма в верхний аккумулирующий бассейн, остается малопродуктивной как в Германии, так и других европейских странах. Альтернативные способы хранения электроэнергии – такие, как аккумуляторные батареи – требуют непомерных финансовых затрат.

Решая эту  проблему, некоторые ученые делают ставку на газ.

Возобновляемая энергия в виде газа

«Какие технологии хранения энергии можно внедрить в существующую инфраструктуру?», – задается вопросом Ульрих Цубербюлер, ученый из Центра исследований солнечной энергии и водорода (федеральная земля Баден-Вюртемберг).

Для поиска ответа на этот вопрос Цубербюлер объединился со специалистами из Института ветроэнергетики и энергетических технологий имени Йозефа Фраунгофера и компании «Solarfuel».

Суть новой концепции заключается в преобразовании ветряной и солнечной энергии в газ и его последующем хранении.

Германия обладает огромными возможностями для хранения газа: при 200 тераватт-часах запасов хватит на то, чтобы обеспечить население электроэнергией в течение нескольких месяцев. Страна располагает самыми большими подземными хранилищами  газа в Европе.

60-процентный КПДBildunterschrift: 6-60

В качестве площадки для проведения начальных испытаний учеными была выбрана небольшая электростанция, расположенная в Штутгарте. В первый раз они использовали две уже испытанных технологии: электролиз и метанизацию, впервые исследованную в 1906 году французским химиком Полем Сабатье.

Под воздействием электрического тока в процессе электролиза молекулы воды расщепляются на составные элементы – водород и кислород. На этапе метанизации водород при помощи углекислого газа преобразуется в метан. При применении электрического тока около 60% мощности может быть успешно преобразовано в метан. Оставшаяся часть выделяется в виде тепла. Если аккумулировать это тепло во время проведения процедуры, коэффициент полезного действия данной технологии возрастет еще больше.

По словам Цубербюлера, следующим шагом станет проведение аналогичных испытаний на станции, мощность которой в десять раз больше мощности энергетической установки в Штутгарте. Очередной этап исследований должен быть завершен в 2012 году. Специалисты Института ветроэнергетики и энергетических технологий возлагают большие надежды на технологию метанизации.

«Audi»присматривается к ветряной энергетике

Получаемый с помощью новой технологии газ можно хранить и использовать для обеспечения электропитанием нагревательных приборов, промышленных топочных камер, других электростанций и даже автомобилей.

Во время проведения первоначальных испытаний понадобилось всего лишь 3 минуты, чтобы наполнить бак экспериментального автомобиля синтетическим метаном, запасов которого хватило на 450 километров пробега. 

В 2013 году немецкий автомобилестроительный коцерн «Audi» планирует выпустить автомобиль, приводимый в движение с помощью искусственного природного газа и не оказывающий негативного влияния на окружающую среду. Для производства необходимой электроэнергии компания уже приобрела несколько ветряных энергоустановок в  Северном море. Одна ветряная турбина мощностью 3,6 мегаватт производит достаточно энергии, чтобы обеспечить водителю 300-километровую поездку, которая не отразится негативно на состоянии экологии.

Тем временем, власти Германии уже разрабатывают проект по строительству станции метанизации в  муниципалитете Верльте, северная Германия. Предварительная стоимость проекта составляет 20 миллионов евро. Сооружение  энергоустановки мощностью 6 мегаватт должно быть закончено к лету 2013 года, что должно поспособствовать дальнейшему промышленному внедрению.

Доступные переменыBildunterschrift: Доступные

Несмотря на огромный потенциал станций метанизации, их строительство все еще остается весьма дорогостоящим предприятием. Однако Грегор Вальдштейн, исполнительный директор компании «Solarfuel», утверждает, что скоро все может измениться.

Серийное производство оборудования значительно снизит финансовые затраты при сооружении станций. Более того, рынок энергоносителей в данный момент претерпевает существенные изменения, что приводит к повышению спроса на новые технологии хранения энергии.

С увеличением числа солнечных и ветряных электростанций будут расти и объемы производства электроэнергии в солнечные и ветреные дни. Благодаря установкам метанизации избыток этой энергии можно будет аккумулировать для последующего производства синтетического природного газа.  

По мнению Вальдштейна, технология метанизации позволит уменьшить чрезмерную нагрузку на существующие электрораспределительные сети.

Правительство Германии уже в ближайшем будущем планирует построить несколько электростанций на газообразном топливе, общая мощность которых составит около 6 гигаватт. Поскольку сектор возобновляемых источников энергии динамично развивается, эти станции могут работать на искусственно создаваемом метане, а не импортируемом природном газе.

ElsaWimmel, DeutscheWelle, перевод с английского – Наталья Пристром

http://www.dw-world.de/dw/article/0,,15512001,00.html