Когато през зимата вятърът и слънцето са недостатъчни, Европа се нуждае от електроцентрали, които могат да доставят енергия с едно натискане на бутона – и то по безвреден за природата начин. Досега като основен фаворит се сочеха водородът и химическите батерии. Но нов експертен доклад твърди, че има и друга възможност: желязото.
Фино смлян железен прах може да се окаже новият „ключ“ към ефективно съхранение на електроенергията, добита от слънце, вятър и други непостоянни източници, твърди експертен доклад на Института по енергийна икономика към Кьолнския университет (EWI), изготвен по поръчка на проекта „Metal Energy Hubs“ (на Техническия университет в Дармщат и фондация DESERTEC).
От 2021 г. Техническият университет в Дармщат и Технологичният институт в Карлсруе (KIT) работят съвместно по проекта „Clean Circles“, изследващ използването на желязото като енергиен източник.
Енергиен цикъл с желязо
Фино смленият железен прах гори, без да отделя CO₂; остава железен оксид. Ако кислородът бъде отстранен от този оксид чрез „зелен“ водород, желязото се „зарежда“ – енергията от слънцето и вятъра се съхранява химически в праха. Той може лесно да се складира, да се транспортира по море или железопътен път и да се използва за производство на електроенергия в преустроени въглищни централи или в топлоцентрали. Самото желязо не се изразходва в процеса, а преминава през цикъл на „зареждане“ и „разреждане“.
Съхранение на желязо за преодоляване на зимата
Проучването показва, че използването на желязото като енергоносител предлага значителен икономически и енергиен потенциал. В разглеждания европейски модел годишните разходи за системата биха могли да намалеят с 15 милиарда евро в периода между 2035 и 2045 г. в сравнение със сценарий, в който желязото не се използва. За 2040 и 2045 г. моделът дори прогнозира икономии от около 18 милиарда евро годишно.
„Декарбонизацията и конкурентоспособността често се разглеждат като противоположности“, обяснява професор Кристиан Хасе, координатор на „Metal Energy Hub“ (Център за енергия от метали). „Проучването показва, че желязото, използвано като енергоносител, може да помогне за съчетаването на тези два аспекта – и по този начин да доведе до значителни икономии на разходи. Този сериозен икономически потенциал също така илюстрира приноса, който ние, учените, можем да дадем, когато още от самото начало мислим за практическото приложение на научните разработки“.
Използване на съществуващата инфраструктура
Ключово предимство е възможността да продължи да се използва съществуващата инфраструктура на електроцентралите, работещи с въглища (основно черни и кафяви). Те биха могли да бъдат преустроени за работа с железен прах; в рамките на цяла Европа капацитетът може да достигне около 83 гигавата. Това на практика би елиминирало необходимостта от изграждане на нови електроцентрали.
Същевременно железният прах може да допринесе за сезонното съхранение на енергия. При добро планиране по този начин могат да се натрупат стотици гигаватчаса енергия, котио да се ползват през отоплителния сезон.
Подобен „енергоносител“ би могъл да се произвежда предимно в Европа чрез използване на електроенергия от възобновяеми източници, което намалява зависимостта от внос на енергия – съществен принос за повишаване на устойчивостта. От друга страна, ако разширяването на възобновяемите енергийни източници се осъществява по-бавно от планираното, вносът на енергия под формата на желязо би могъл да послужи като допълнителен предпазен механизъм.
Моделни изчисления до 2045 г.
Резултатите се основават на моделни изчисления за Европа до 2045 г., при които се оптимизират едновременно електроенергията, водородът и централизираното топлоснабдяване. Посочените икономии и капацитети следователно не са прогнози, а сценарии, изведени чрез моделиране.
Желязото разширява спектъра на наличните енергоносители. Като допълнителен елемент в система, базирана на възобновяема енергия, то съчетава възможността за сезонно съхранение на енергия с продължаващото използване на съществуващата инфраструктура в секторите на транспорта и енергетиката.
