Разработки Национальной физической лаборатории Великобритании позволят компаниям оценить свой «углеродный след»

Сотрудники Национальной физической лаборатории Великобритании разработали новую измерительную систему, которая поможет коммерческим организациям сократить выбросы углекислого газа.

Как понять, насколько эффективны наши попытки сократить выбросы парниковых газов? Многие производители предпринимают меры, чтобы уменьшить объемы выбрасываемого ими углекислого газа, даже несмотря на то, что основным мотивом является стремление сократить затраты на электроэнергию. Согласно статистическим данным, с 1990 года объем выбросов парниковых газов в деловом секторе британской экономики сократился на 30%, что может быть частично обусловлено общим упадком в сфере производства. Однако эти цифры не определяются количеством диоксида углерода, содержащегося в воздухе, а являются результатом исследования темпов энергопотребления. И поскольку торговля квотами на выбросы углекислого газа все больше влияет на энергозатраты в промышленности, точные данные о том, сколько в действительности компания производит парниковых газов, станут исключительно важными для организаций и законодателей.

Именно поэтому Национальная физическая лаборатория Великобритании организовала Центр измерения выбросов углекислого газа – чтобы разрабатывать научные методики и технологии, которые позволят осуществлять точные, последовательные измерения объемов выбросов парниковых газов. Еще одной целью была систематизация данных о климатических изменениях с помощью наземных и спутниковых измерительных приборов и центров обработки данных. Однако объединение всех служб «под крышей» Центра измерения выбросов углекислого означало, что он также должен помочь производителям оборудования с пониженным уровнем выброса углекислого газа испытывать и совершенствовать их продукцию.

«Конечной целью центра является использование измерительных методик применительно к климатическим изменениям и создание низкоуглеродной экономики, - отмечает Джейн Берстон, возглавившая центр. – Мне кажется, что во всем многообразии действий, которые мы совершаем, измерение как будто остается на заднем плане. Когда вы заправляетесь на бензоколонке, вы не сомневаетесь, что количество бензина, которое указано на счетчике, попадает в ваш бак; вы не сомневаетесь в качестве топлива. Мы стараемся помочь в разработке законодательных положений, сделав климатологическую науку более понятной… Тогда в ответ на постановления будут возникать соответствующие технологии. Поэтому мы должны убедиться в том, что производители имеют в своем распоряжении измерительные методики, которые позволят им создать новые разработки и впоследствии доказать их эффективность потенциальным инвесторам или покупателям».

Помощь компаниям на этой докоммерческой стадии – а именно направленная на то, чтобы  справиться  с трудностями внедрения так называемых «низкоуглеродных технологий» - является вполне привычным занятием для сотрудников Национальной физической лаборатории. Используя уже существующие наработки лаборатории при создании новых технологий – начиная органическими солнечными панелями нового поколения и заканчивая светодиодными приборами – ученые могут решить большое количество проблем, связанных с производством и потреблением электроэнергии. «Одним из достоинств центра является то, что он собирает многочисленные разрозненные системы «под одной крышей», - объясняет Гарет Хиндс, ведущий ученый центра, занимающийся разработкой низкоуглеродных технологий. – В настоящее время быстро распространяется инициатива по организации управления производительностью и энергопотреблением в городах. Фотогальванические панели, светодиодные осветительные приборы и  «умные» сети являются частью этой крупномасштабной инициативы».

Особой сферой деятельности центра, потребовавшей 8 лет кропотливого труда сотрудников Национальной физической лаборатории, стала разработка топливных ячеек. Топливные ячейки, особенно водородные, рассматриваются как потенциальный источник энергии для транспорта и производственных нужд, однако в данный момент основным препятствием их промышленному внедрению является высокая стоимость, небольшой срок службы и незначительная развитость инфраструктуры для дозаправки. Ученые Национальной физической лаборатории надеются решить вторую проблему – сравнительную недолговечность топливных элементов, обусловленную постепенной коррозией отдельных элементов – при помощи ряда мер, которые помогут им понять, как именно происходит процесс разложения. Одной из таких методик станет использование инновационного контрольного электрода, разработанного при сотрудничестве компаний «JohnsonMatthey» и «Intelligent Energy».

Исследователи поставили перед собой цель изучить, насколько глубоко и как быстро  коррозия разрушает электрод. Существующие контрольные электроды работают, создавая известную величину электрического потенциала, которую можно сравнить с аналогичными показателями  функционирующего электрода. Таким образом, можно оценить, насколько глубоко проникла коррозия. 

Основная трудность заключается в том, что контрольные электроды, присоединенные к функционирующей топливной ячейке, дают информацию лишь о состоянии внешних границ изучаемого компонента. «Особенностью нашей разработки является то, что датчики контрольного электрода проходят через концевые пластины ячейки, поэтому вы можете измерить напряжение вокруг активной зоны каждого электрода. Этого никогда не делали раньше», - утверждает Хиндс.

Еще одной методикой, разработанной учеными Национальной физической лаборатории, стало измерение в электроде количества  катализатора (обычно платины), задействованного в реакции, что зависит от его структурной организации внутри электрода. «Чем больше активная зона платины, тем больше тока можно получить от этого электрода», - объясняет Хиндс. Со временем коррозия в электроде сокращает ток, поэтому измерение мощности ячейки позволяет вам определить, до какой степени произошло разложение. Однако поскольку функционирующие устройства состоят из нескольких ячеек, сотрудники лаборатории нашли способ рассчитать площадь каждой на основе их электрического потенциала, который уже был зафиксирован контрольным программным обеспечением.

Эти примеры указывают на то, что Центр измерения выбросов углекислого газа не только работает над отдельными проектами по усовершенствованию технологий производства, но и разрабатывает инструменты и стандарты, которые могут быть использованы в низкоуглеродном секторе экономики.

 «Финансирование деятельности центра осуществляется за счет государственных средств; мы также получаем помощь со стороны коммерческих организаций – в виде совместно проводимых проектов или работы по контракту, - объясняет Хиндс. - Мы уже прошли начальную стадию, но еще не вступили в стадию зрелости – мы все еще находимся в промежуточной зоне:  разрабатываем новые техники, которые постепенно внедряются в промышленность».

TheEngineer, перевод с английского – Наталья Пристром

http://www.theengineer.co.uk/sectors/energy-and-environment/in-depth/emission-statement-quantifying-carbon-emissions/1012979.article