Letecký petrolej ze vzduchu a slunce  
Ve slunečném Španělsku, několik kilometrů jihozápadně od Madridu je město Móstoles, na jehož okraji se nachází zvláštní experimentální solární zařízení. Bez uhlovodíkových surovin produkuje základní pohonnou látku pro letadla.

Solární palivové zařízení u španělského města Móstoles Kredit: IMDEA Energy Institute.
Solární palivové zařízení u španělského města Móstoles Kredit: IMDEA Energy Institute.

Zatím jde o demonstrační pokus v rámci projektu EU Horizon 2020 SUN-to-LIQUID, na kterém se kromě španělského výzkumného institutu IMDEA Energy podílí například i Spolková vysoká technická škola v Curychu (ETH Zürich) nebo německá společnost Bauhaus Luftfahrt e.V.

 

Schéma solární palivové elektrárny. Soustava ovladatelných zrcadel soustřeďuje sluneční záření do solárního reaktoru ve vrcholu věže. Zde se probíhá katalytická redukce vodních par a oxidu uhličitého na syngas – směs oxidu uhelnatého a vodíku. Syngas se v jednotce Gas-to-Liquid pomocí  Fischerovy–Tropschovy syntézy  zpracovává na kapalná uhlovodíková paliva. Všechny subsystémy jsou ovládány z řídicí centrály. Kredit: IMDEA Energy Institute
Schéma solární palivové elektrárny. Soustava ovladatelných zrcadel soustřeďuje sluneční záření do solárního reaktoru ve vrcholu věže. Zde se probíhá katalytická redukce vodních par a oxidu uhličitého na syngas – směs oxidu uhelnatého a vodíku. Syngas se v jednotce Gas-to-Liquid pomocí Fischerovy–Tropschovy syntézy zpracovává na kapalná uhlovodíková paliva. Všechny subsystémy jsou ovládány z řídicí centrály. Kredit: IMDEA Energy InstituteStefan Zoller et al., Joule 2022

Solární věžovou palivovou elektrárnu u města Móstoles tvoří soustava 169 zrcadel automaticky sledujících Slunce, jež odrážejí a soustřeďují jeho zář do otvoru na vrcholu 15metrové věže. Fokusované světlo, které průměrně odpovídá 2 500násobku slunečního toku (v maximu až 4 000násobku) řízeně ozařuje 16centimetrové okno válcové dutiny – reaktoru. Jeho vnitřní plášť je pokrytý vysoce porézní vrstvou oxidu ceričitého (viz obrázek). Působí jako katalyzátor, který se účastní chemických reakcí, ale vystupuje z nich nezměněný.

 

Vnitřní obložení solárního reaktoru vysoce porézní vrstvou oxidu ceričitého Kredit: IMDEA Energy Institute.
Vnitřní obložení solárního reaktoru vysoce porézní vrstvou oxidu ceričitého Kredit: IMDEA Energy InstituteStefan Zoller et al., Joule 2022

Když vlivem soustředěného záření stoupne v dutině reaktoru teplota až na 1 500 °C, struktura oxidu ceričitého částečně redukuje, tedy přichází o nějaké atomy kyslíku, který se odvede ven. Pak se odklonem zrcadel teplota sníží na asi 900 °C a do válce se tryskami přivede oxid uhličitý, vodní pára a inertní argon. Zredukovaný oxid ceru si nyní chybějící kyslík opět přivlastní tím, že ho ukradne molekulám CO2 a H2O. Tedy je zredukuje na oxid uhelnatý (CO) a vodík (H2). Oba  tyto plyny jsou složkami takzvaného syngasu (syntetického plynu), který z reaktoru proudí potrubím do výrobní jednotky u základny věže, kde je z něho Fischerovým–Tropschovým procesem syntetizován petrolej a další uhlovodíky.

 

Zrcadly fokusované sluneční záření rozehřívá válcovou dutinu solárního reaktoru na teplotu až 1500 °C Kredit: IMDEA Energy Institute
Zrcadly fokusované sluneční záření rozehřívá válcovou dutinu solárního reaktoru na teplotu až 1500 °C Kredit: IMDEA Energy Institute

Jde tedy o plně integrovaný termochemický výrobní řetězec, který zatím dokáže využít jen 4,1 procent dopadající sluneční energie. Za devět dnů zkušebního provozu palivová elektrárna vyprodukovala 5 191 litrů syngasu. Zdá se to být relativně velké číslo, nicméně produkce výsledného leteckého petroleje již není tak povzbudivá – v průměru jen litr za den. A to je míň než málo, když si uvědomíme, že například Jumbo Jet (Boeing 747) spotřebuje při startu a vystoupání do letové výšky asi 19 000 litrů paliva. Další hodnoty spotřeby paliva u různých letadel například zde.

 

I kdyby rekuperace tepla zvýšila u této bezpochyby zajímavé ekologické technologie účinnost z dosažených 4 % na předpokládaných 20 %, nemá potenciál zajistit co jen trochu relevantní podíl na spotřebě paliva v leteckém průmyslu. Zejména v době velké vlny vyzbrojování. Pro rozvoj a konkurenceschopnost jakékoli země byl, je i bude rozhodující dostatek ekonomicky dostupných energetických zdrojů.

 

Video: Projekt SUN-to-LIQUID - Obnovitelná paliva ze sluneční energie

 

Literatura: IMDEA Energy Institute, ScienceNews, Joule (volně přístupný odborný článek)

Datum: 28.07.2022
Tisk článku


Diskuze:

Demo pre investorov

Martin Gašparovič,2022-07-29 17:10:15

Nemá význam sa zoberať účinnosťou a cenou aktuálneho zariadenia. Pravdepodobne je to len demo pre možných investorov aby mohli pokračovať vo výskume. Je dosť bohatých krajín s veľkou rozlohou púští ktorée hlaďajú riešenia do budúcnosti a ktoré sa budú snažiť financovať viacero smerov.

Odpovědět


Re: Demo pre investorov

Daniel Suchon,2022-07-30 23:35:50

Tie cisla z toho "dema" su tak zle, ze by do toho nesiel nikto. Ak to pri 4% ucinnosti vyrobi 1 liter kerosinu za den, tak pri 100% ucinnosti to bude cca 25 litrov. A pri 196 zrkadlach x2 lieneranych motorov, riadiacej elektroniky, kabelaze, konstrukcnej ocele, argonu ako vstupneho media, ludskej, strojovej prace a servisu, sa to nevrati nikdy. Teda ak investicia v desiatkach (skor stovkach) tisic dolarov vyprodukuje jednotky dolarov denne, tak je to ekonomicky nezmysel.

Odpovědět

Optický klam

Josef Hrncirik,2022-07-29 08:10:36

V supplementech na s.1 se po velmi krátkém osvícení bez osvěžujícího waterboardingu přiznávají, že optická sestava zrcadel plochy 507 m2 by měla svítit průměrně celoročně do apertury 250 kW. Podle grafu a textu však svítila o polednách na sv. Jána jen cca 40 kW?
Posvítil si někdo na ně?

Odpovědět


Re: Hoermann Goehring rotuje v Hrobě.

Josef Hrncirik,2022-07-29 09:50:22

Benzín, tj. cca (CH2)8 Mi mí chemici a oddaní poddaní v podstatě bez problémů i při intensivním bombardování anglo-americkými svazy vyráběli v zásadě ze sodovky a vody dle energetické bilance CO2+3H2= -(CH2)- +2H2O.
Kdyby zbabělí neutrální Helvéti o polednách svítili na 507 m2 PRC PV u ú činnosti 20%, mohli hnát do elektrolýzy vody cca 101 kW el. Při běžné účinnosti elektrolýzy 50%, by ve vodíku fučelo cca 50 kW chemických, tj. při teoretickém rozkladném napětí vody 1,21 V by potrubím hučelo jen cca 0,21 mol H2/s, tj. za cca 52 minut fototermického cyklu by si alterNATIVCI naelektrolyzovali snadno 14,9 m3 H2 a pochopitelně 7,5 m3 O2.
Břídilové ve Slunečním Koncentráku však z popelu CeO2 napyrolyzovali jen trapných 37 l O2 za 52 minut žíhání, tj. samozřejmě též potenciálně 204x méně vodíku ergo kla dívko, též benzínu než s PRC PV triviálně běžně vyráběnou v koncentrátorech.
Účinnost lapání energie světla helvétských břídilů alespoň do H2, byla jen cca 40/507 (kW).(37/(7500.2)(lt O2/52 minut cyklu) = 0,019% ještě před Fischer- Tropsch syntézou a po ní cca 0,01% i o poledních bombardováních Sluncem.
Nikdo z toho není Trop.

PUBLISH OR PERISH!

Odpovědět


Re: Re: Helvétská lest filmového plátna

Josef Hrncirik,2022-07-29 14:08:56

Jak vidno zříti z videa, prosťáček si myslí, že 500 kW, nebo aspoň 50 či přinejmenším 40 kW prase je přepínáno mezi pouhými 2 komorami (dutinami v blocích CeO2, tj. doba ohřevu = vlastně doba cyklu).
Po dívá li- se prosťáček lupou na obr. 2, či do tab. 1, nemile překvapen uzří, že topná sezona pro 1. CeO2 trvala 8,8´ a jeho chlazení zbytek do cyklu 51´.
Prostě a sprostě: V bubínku v ohništi tepelného zásobníku Samuela Colta je nejspíše 6 bloků z dutého CeO2, aby Colt pálil nepřetržitě, než se cihly po(s)tupně rozsypou.

Hluboce se Vám helvéti omlouvám Vaše lapání solární energie do syntézního plynu je 5,66x účinnější než se pod vlivem mámivého videa zdálo a při plném bubínku je oproti elektrolýze s PV jen 36x méně účinné.
I tak, lapání solární energie s účinností 0,11% před F.-T. syntézou má k lživé účinnosti 4%
ještě 16 dB daleko.

Odpovědět


Re: Optický klam

Florian Stanislav,2022-07-29 15:42:25

Zdroj článek na Joule (https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(22)00286-0?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS2542435122002860%3Fshowall%3Dtrue)
" Solární reaktor o výkonu 50 kW sestával z dutinového přijímače obsahujícího síťovanou porézní strukturu přímo vystavenou střední koncentraci slunečního toku 2 500 sluncí. "
Komentář:
50 kW za den ( počítejme 8 hodin denně využitého slunečního světla ve Španělsku, pak 50*8*3600 =
1 440 000 kJ = 1 440 MJ.
Vyrobí litr petroleje s 34 MJ/litr.
Účinnost 43/1440 = 2,4%.
To samé (2,5%) vyjde při soustředění 2 500 krát slunce ( 1000 W/m2 za dobu 8 hodin) na plochu o průměru 16 cm, což je uvedeno v článku Osla.
Můj názor : Uvádí účinnost 4% . 20 % možná, to se zdá hodně.
Na Marsu CO2 je, voda problematicky a slunce méně, ( teplota 1500 °C taky problém).

Odpovědět


Re: Re: Optický klam

Josef Hrncirik,2022-07-29 17:06:10

Provedením bilance: 8,8´svítí 42 kW a dá 36 l O2, tj. 72 l H2 (energeticky se CO příliš neliší a je ho tam schválně málo (1/(1+3)) dostaneme účinnost před F.-T. asi 3,3%.

Principiálně to musí být VŽDY horší než rozumně vysokoteplotní elektrolýza vodní páry, pokud možno ze solární tepelné elektrárny. Bude pak i teplo a tlaky pro F.-T..
Stechiometrický posuv složení CeO2 rozumným ohřevem je malý, pak i sublimuje hlavně ve vakuu. (nutný ohřev a chlazení zbytečně velkých hmot vyžaduje kvůli udržení účinnosti rekuperace). Vyladění redox reakcí Ce; H2; O2 není dobré a vyžaduje vakuum či inert, ev. jakž takž funguje jen v okolí jisté teploty a vlastně ani při velmi nízké deoxidaci CeO2.
Jde to jen ve vakuu a trhá se cihla.
Už to min. 1x v ušatci bylo: Solární žháři na střeše ETH či ?RD?

Prostě pokrok za každou cenu nelze zastavit za žádnou cenu!

Odpovědět

Obložení reaktoru cykly degraduje

Dagmar Gregorová,2022-07-29 06:22:29

Při psaní mi vypadla jedna drobnost, která je ale z hlediska nákladů na provoz a stabilnosti efektivity dost důležitá - každý cyklus tu hezkou houbovou strukturu z oxidu ceričitého mírně poškodí, protože dochází sice k reverzním, ale přece jenom chemickým zmenám. I když cer je relativně dostupným lanthanoidem, jeho extrakce z různých rud, kde bývá jako vedlejší prvek, není jednoduché ano levné. Samozřejmě jde recyklovat i původní poškozené obložení. Ale jeho častá výměna také něco stojí. Ano, je to demonstrační experiment a je jasné, že různá zdokonalení ho jen čekají, problémem je, že další výzkum - a to se týče všeho - si vyžaduje finance a čas. A jestli se okamžitě nevzpamatujeme, tak nebudeme mít ani jedno ani druhé. Prioritní řešení genderové problematiky v této době mi přijde jako hodně závažná šílenost.

Odpovědět


Re: Obložení reaktoru cykly degraduje

Gábor Vlkolinský,2022-07-29 07:11:47

Sankcie na energetické suroviny zaistili dostatok času na riešenie závažných genderových problémov, krivosti uhoriek a podobne.

Odpovědět


Re: Obložení reaktoru cykly degraduje

Zdenek Mazanec,2022-07-29 09:20:15

Nemyslím, že by poškozeni katalyzatoru bylo zásadním cenovým faktorem, pri ceně celého zařízení bude cena vyrobeného litru paliva tak astronomická, že vůbec nechápu, proč to stavěli. Snad jen kvuli současnému hypu "je to ze Slunce", jinak si to nedovedu vysvětlit. Vaše tvrzení bych si dovolil maličko upravit do tvaru "pokud nepřestaneme okamžitě podléhat módním trendům a nechat politiky rozhodovat o ekonomice a fyzice, tak nebudeme mít ani jedno ani druhé".

Odpovědět


Re: Re: Obložení reaktoru cykly degraduje

Alyo Sha,2022-07-29 13:16:50

U nas sme prisli na iny level. O vsetkom rozhoduje nekompetenty minister financii s falosnym diplomom, ktory sa este pred uvedenim do funkcie priznal ze sa financiam vlastne ani nerozumie. Tak preco by krmic krav nemohol rohodovat o energetike?

Odpovědět


Re: Re: Obložení reaktoru cykly degraduje

Igor Němeček,2022-07-29 14:01:03

Podle mě to stavěli proto, aby si proces ověřili v reálu. Samozřejmě leckomu stačí paušální důvod využití nějakého grantu apod. Nicméně ani to asi není tak jednoduché, aby se přispívalo na nesmysly.
Podobně se patrně někdo ptal na začátku jakékoli technologie. Tady jsem vykopíroval jeden citát: „Ještě v roce 1977 stál jeden watt 77,67 dolaru, do roku 2013 klesla jeho cena na 0,73 dolaru za watt. Dnes se pohybuje pod 0,2 dolaru za watt. Energie ze solárních panelů nebyla nikdy dříve cenově dostupnější“ Tedy tehdy to stálo cca 388x více než teď. Nepustit se do toho, nemáme to a současně platí, že se pokrok nezastaví a nebude dlouho trvat a cena bude na tisícině. Takových příkladů je tuna, stejně tak nepovedených technologií, ale tak už to chodí.
Dovolím si položit několik řečnických otázek ... A jak by měl svět fungovat? Bez politiků? Kdo to tedy bude řídit? Který odborník, opravdový fyzik, chemik, ... se vzdá své práce a začne něco řídit? Nestane se pak z něj politik? A který z těchto lidí to bude dělat nezjištně, pro dobro společnosti? I vědci jsou jen lidé se svými náladami. Nedávno jsem na Oslu četl článek jak se unikátně podařilo spojit velké množství oborů a lidí na počátku výzkumu dopadu impaktu, na který dinosauři nevzpomínají v dobrém. I ve vědecké komunitě dochází k neustálému "politickému" handrkování o projektech, o penězích, o prioritách, o pravdě. Jsou ti, kteří pod tíhou důkazů změnili názor, ale jsou i tací, kteří si stojí za svým dál a určitě bych takového člověka neoznačil za hlupáka. Za desítky tisíc let nedošlo k nalezení takového formátu společnosti, aby trvale vyhovoval všem. Vždyť je to ale přirozené. Stejně jak hledáme nové technologie, tak lidé pořád dokola hledají optimální systém soužití. Jenže lidé jsou různí a co se líbí jedné polovině, druhé polovině se líbit nebude. S tím nic nenaděláme. A pokud někdo touží po změně, pak se ho ptám, co pro to udělal. Není ten základní problém právě v tom, že lidé, co chtějí změnu, tak se o ni nesnaží a raději pohodlně dávají mandát lidem, které neznají a kteří jim říkají, jak by bylo dobře, když je zvolí. Toto možná vyřeší vítězství jiného druhu v evolučních rošádách. Moc bych se ale nedivil, kdyby se zrovna teď v mraveništi za domem řešila problematika korupce, pitomých politiků, pitomých voličů, ... No a pokud ne teď, tak po dočasném evolučním vítězství mravenců to řešit asi budou.

Odpovědět


Re: Re: Re: Obložení reaktoru cykly degraduje

Josef Hrncirik,2022-07-29 14:20:14

Dolar ze Světa vytáhl se ziskem náklady hypoteční krize, v zisk obrátí co vid no.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Obložení reaktoru cykly degraduje

Igor Němeček,2022-07-29 14:53:42

Nevidím souvislost s článkem a nebo mým příspěvkem. Tedy dokáži si představit, že někdo ji vidět může, ale to je pak spíše příspěvek na idnes.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Obložení reaktoru cykly degraduje

Josef Hrncirik,2022-07-29 15:01:25

W není Wp

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Obložení reaktoru cykly degraduje

Igor Němeček,2022-07-29 15:09:35

Vypadá to, že si vystačíte sám, nebudu už tedy rušit.

Odpovědět


Re: Re: Re: Obložení reaktoru cykly degraduje

Jiří Valnoha,2022-07-29 21:09:23

Super napsána a vyjádřeno.

Odpovědět


Re: Re: Re: Obložení reaktoru cykly degraduje

Macko Pu1,2022-07-30 21:35:23

Cena v dolaroch je mozno iluzia. Nakup surovin ci vyroba v krajine 3 sveta... Zaujimavejsi prepocet by bol na tvorbu co2 a ineho bordelu pri celkovej vyrobe od tazby po hotovy vyrobok a pracnost v cloveko dnoch na celkove zostavenie. Aj znicistenie n litrov vody atd... Vtedy a dnes.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Obložení reaktoru cykly degraduje

Josef Hrncirik,2022-07-30 22:03:43

Prostě nám nepůjčí.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Obložení reaktoru cykly degraduje

Igor Němeček,2022-07-30 23:27:35

Nechci být nezdvořilý, ale poměr nemá co dělat ani s dolarem a stejně tak s W nebo Wp, jak to tady jistý diskutér zkoušel. Poměr nemá jednotku. Když je něco 388x levnější, tak to bude platit i když budeme platit bramborami.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Obložení reaktoru cykly degraduje

Macko Pu1,2022-07-31 07:54:37

Ak tie iste rifle usijem v pakistane a v usa cena bude rozdielna, a nic nehovori kolko x efektivnejsia bola vyroba. To ze vyrobu presuniem do pakistanu neznamena, ze co2 kleslo na 0. Po zapocitani dopravy v pohode mohlo niekolko krat narast.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Obložení reaktoru cykly degraduje

Igor Němeček,2022-07-31 08:57:31

Nevím, jestli se dá vysvětlit vývoj ceny na 1/388 za 45 let výroby. Obecně je to určitě nesmysl a myslím, že i v tomto případě, ale neříkám, že to tak nemůže být. Pokud máte natolik rozsáhlou znalost výroby, ekonomiky i politiky a to jak v současnosti, tak především v minulosti, na základě které to tvrdíte, pak si rád od Vás nějaký článek na toto téma přečtu. Mé znalosti na takové úrovni nejsou a tak se musím této debaty už vzdát.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Obložení reaktoru cykly degraduje

Josef Hrncirik,2022-07-31 09:55:22

Nejde jen o ráži 0,22´´ pro zábavu.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Obložení reaktoru cykly degraduje

Josef Hrncirik,2022-07-31 10:01:02

Zdvořile připomínám, že poměr cen energií bývával i záporný.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Obložení reaktoru cykly degraduje

Igor Němeček,2022-07-31 11:05:02

To jsou opravdu bystré postřehy ... Psal jsem o ceně technologie, ceně výroby produktu, co vyrábí energii, tedy jednotkové ceně za jednorázovou výrobu Wp, ne za vyrobenou energii W resp. Wh. Nebo jestli myslíte, že se dá vyrábět a prodávat fotovoltaický panel za zápornou cenu, pak by to byl skutečně průlom jako hrom. Vyrobíte a zákazníkovi zaplatíte za to, že si to od Vás vezme. Ale dokáži si představit, že i na toto budete mít nějakou bystrou hlášku o tisku peněz a tureckých tričkách. Pokud Vás plete Wp, W, Wh, ... zkuste pokles ceny výroby čehokoli jiného - spotřební elektroniky, aut, letadel, ..., ale toho už se vzdám definitivně a doporučím nějakou publikační činnost, já si to pak přečtu najednou.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Obložení reaktoru cykly degraduje

Josef Hrncirik,2022-07-31 19:09:52

Já vůbec netvrdím, že nemáte pravdu. Pokles ceny Wp u PV a větrníků je skutečně úžasný.
Určitě jsou aplikace kde jednoduchost a malá velikost zařízení s malou cenou Wp jsou u PV prostě nedostižné.
Připusťme, že cena některých, někdy i nutných příslušenství ? střídače ... je přijatelná až zanedbatelná. Regulace napětí a výkonu do sítě a nakonec i skoro každé zátěže vždy vyžadují podstatnou schopnost akumulace.
Potom začne hrát mimo ceny/Wp velkou roli stupeň využití a životnost zařízení a model financování a místo ceny Wp vyroste něco mnohem většího. Vlastně to ani neumím nazvat. Může přijít i nouze a REGULACE.
Určitě nás dokáží oškubat při kladných i záporných úrocích, i kdyby to měli jen jako koníčka.
Natisknou embarga, ratingy a doporučení či šíří dobré rady.
Na pokles cen a vzrůst mezd v příští pětiletce se velmi těším.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Obložení reaktoru cykly degraduje

Igor Němeček,2022-07-31 22:15:58

Nechápu, proč se do diskuze zapojujete. Nepotřebuji, abyste hodnotil jestli mám pravdu. Člověk napíše nějaká fakta, na to vidí nesouvisející výkřiky do tmy. Když ztratíte půdu pod nohama, začnete do toho motat zase něco dalšího od věci, jako střídače a životnost. Vím moc dobře co to obnáší, zrovna dneska jsem instaloval 12 panelů. Návdavkem spekulace typu "může přijít regulace", "určitě", ... Jen zasírání diskuze a to je na Oslu škoda. Nevím, zkuste třeba aeronet.

Odpovědět


Re: Obložení reaktoru cykly degraduje

Pavel- Piskač,2022-07-29 13:11:40

Ono už z textu plyne, že CeO2 není až tak katalyzátor (nevleze se do definice), když se mění (redukuje).

Odpovědět


Re: Re: Obložení reaktoru cykly degraduje

Florian Stanislav,2022-07-31 17:56:06

Ano. Jde spíše o redox reakci s Ce+IV a Ce+III.
V analytické chemii odměrné se užívala cerimetrie ( roztok síranu ceričitého jako oxidační činidlo)
https://cs.wikipedia.org/wiki/Cerimetrie

Odpovědět


Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku








Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace