Güneş-Jet-Yakıt Sistemi Kalkışa Hazırlanıyor


İklim değişikliği krizden acil duruma geçerken, havacılık sektörü kararlı görünüyor 2050 hedefini kaçırmak net-sıfır emisyon. Salgından önceki beş yıl içinde, ABD’nin en büyük dört hava yolu şirketi—Amerikan, Delta, Güneybatıve Birleşik— jet yakıtı kullanımında yüzde 15’lik bir artış gördü. Motor verimliliğindeki sürekli iyileştirmelere rağmen, bu sayının artmaya devam etmesi bekleniyor.

Bununla birlikte, güneş yakıtlarından bir umut ışığı geliyor. Bilim adamları ve mühendisler ilk kez İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü (ETH), Zürih’te başarılı bir gösteri bildirdi güneş kerosen için entegre bir yakıt üretim tesisi. Konsantre güneş enerjisi kullanarak, su buharından gazyağı ve doğrudan havadan karbondioksit üretebildiler. Bu şekilde üretilen yakıt, fosil kaynaklı yakıtlara doğrudan bir alternatiftir ve mevcut depolama ve dağıtım altyapıları ve motorlarla birlikte kullanılabilir.

Yakıtlar sentez gazı (veya sentez gazı)—karbon monoksit ve hidrojenin belirli bir karışımı olan bir ara ürün—geleneksel, fosil kaynaklı yakıtlara bilinen bir alternatiftir. Syngas tarafından üretilir Fischer-Tropsch (FT) sentezikimyasal reaksiyonların karbon monoksit ve su buharını hidrokarbonlara dönüştürdüğü. ETH’deki araştırmacılardan oluşan ekip, bir metal oksit redoks döngüsü kullanarak su ve karbondioksiti ayırmak için güneş enerjisiyle çalışan bir termokimyasal yöntemin yenilenebilir sentez gazı üretebileceğini buldu. Süreci, çatı katındaki bir güneş rafinerisinde gösterdiler. ETH Makine Laboratuvarı 2019 yılında.

Süngerimsi görünümlü bir malzemenin yakın çekimiGüneş reaktöründe CO2 ve H2O’yu termokimyasal olarak ayırmak ve belirli bir H2 ve CO karışımı olan sentez gazı üretmek için kullanılan seryumdan yapılmış ağsı gözenekli yapı.ETH Zürih

Mevcut pilot ölçekli güneş kulesi tesisi, IMDEA Enerji Enstitüsü ispanyada. 2019 deneyinin güneş reaktörünü 10 kat büyütüyor, diyor Aldo Steinfeld, çalışmayı yöneten ETH’de bir mühendislik profesörü. Yakıt tesisi üç alt sistemi bir araya getiriyor: güneş kulesi yoğunlaştırma tesisi, güneş reaktörü ve gazdan sıvıya birim.

İlk olarak, güneşi takip etmek için dönen aynalardan oluşan bir heliostat alanı, güneş ışınımını kulenin üstüne monte edilmiş bir reaktöre yoğunlaştırır. Reaktör, seryumdan (veya seryum(IV) oksitten) yapılmış ağsı gözenekli seramik yapılarla kaplı bir boşluk alıcıdır. Reaktör içinde, konsantre güneş ışığı, sentez gazı üretmek için atmosferden yakalanan karbondioksit ve suyu ayırmaya yetecek kadar sıcak olan yaklaşık 1.500 °C’lik yüksek sıcaklıklı bir ortam yaratır. Son olarak, sentez gazı gazdan sıvıya ünitesinde kerosene işlenir. Merkezi bir kontrol odası tüm sistemi çalıştırır.

Bu yöntem kullanılarak üretilen yakıt, yalnızca üretiminde kullanılan kadar karbon dioksit ürettiği için yakıt karbon döngüsünü kapatır. Steinfeld, “Mevcut pilot yakıt tesisi hala araştırma amaçlı bir gösteri tesisidir” diyor, “ancak tamamen entegre bir tesis ve endüstriyel uygulama için uygun bir ölçekte bir güneş kulesi konfigürasyonu kullanıyor.”

Yazarlar, makalelerinde “Güneş reaktörü, seçicilik, saflık ve FT sentezine uygun kalitede sentez gazı üretti” dedi. Ayrıca, ardışık çoklu döngüler için iyi malzeme stabilitesi bildirdiler. Teknolojiyi ekonomik olarak rekabetçi hale getirmek için daha iyi verimlilik gerekmesine rağmen, Steinfeld’in termokimyasal yakıt üretimi için rekor bir değer olduğunu söylediği yüzde 4,1 güneşten sentez gaza enerji verimliliği değeri gözlemlediler.

Güneş kulesi yakıt tesisinin şeması.  Bir heliostat alanı, güneş ışınımını güneş kulesinin üstüne monte edilmiş bir güneş reaktörüne yoğunlaştırır. Güneş reaktörü, su ve karbondioksiti ikiye böler ve bir moleküler hidrojen ve karbon monoksit karışımı üretir; bu da, gazyağı gibi damlatılan yakıtlara dönüştürülür.ETH Zürih

“Ölçülen enerji dönüşüm verimliliği değeri, herhangi bir ısı geri kazanımı uygulanmadan elde edildi” diyor. Reaktörün redoks döngüsü sırasında atılan ısı, güneş enerjisi girdisinin yüzde 50’sinden fazlasını oluşturuyordu. “Bu fraksiyon, termoklin ısı depolama yoluyla kısmen geri kazanılabilir. Termodinamik analizler, hissedilir ısı geri kazanımının potansiyel olarak enerji verimliliğini yüzde 20’yi aşan değerlere yükseltebileceğini gösteriyor.”

Bunu yapmak için, ETH ekibinin aktif olarak üzerinde çalıştığı bir şey olan reaktörü kaplayan seramik yapıları optimize etmek için daha fazla çalışma gerekiyor, daha iyi hacimsel ışınım absorpsiyonu için 3D baskılı yapılara bakarak. Steinfeld, “Ayrıca, alternatif malzeme bileşimleri, yani perovskitler veya alüminatlar, geliştirilmiş redoks kapasitesi ve sonuç olarak redoks malzemesinin kütlesi başına daha yüksek özgül yakıt çıkışı sağlayabilir” diye ekliyor.

Araştırmacılar için bir sonraki zorluğun, muhtemelen güneş kulesinin tepesinde bir dizi güneş boşluğu alıcı modülü kullanarak daha yüksek güneş ışınımlı güç girdileri için teknolojilerinin büyütülmesi olduğunu söylüyor.

Steinfeld, güneş enerjisini piyasaya sürmek için kota bazlı bir sistem öngörüyor. “Havayolları ve havalimanlarının, uçaklarına koydukları toplam jet yakıtı hacminde asgari bir sürdürülebilir havacılık yakıtı payına sahip olmaları gerekecek” diyor. Güneş kerosen fosil bazlı kerosen ile karıştırılabildiğinden bu mümkündür. Bu, yüzde 1 veya 2 gibi küçük bir başlangıçla başlayacak ve bu da başlangıçta toplam yakıt maliyetlerini asgari düzeyde olsa da artıracak ve Steinfeld’in dediği gibi “tipik bir uçuşun maliyetine sadece birkaç avro” ekleyecektir.

Bu arada, artan kotalar yatırıma ve düşen maliyetlere yol açacak ve sonunda fosil kaynaklı gazyağı güneş gazyağı ile değiştirecektir. “Güneş enerjisi jet yakıtı, toplam jet yakıtı hacminin yüzde 10 ila 15’ine ulaştığında, güneş gazyağı maliyetlerinin fosil kaynaklı kerosen maliyetlerine yaklaştığını görmeliyiz” diye ekliyor.

Ancak uçuşların yalnızca güneş enerjisiyle çalışması için çok uzun süre beklememiz gerekmeyebilir. Steinfeld’in laboratuvarının ticari bir yan ürünü, sinhelion2023 yılında ilk endüstriyel ölçekli güneş yakıtı santralini devreye almak için çalışıyor. havayolu İSVİÇRE sadece güneş gazyağı kullanarak bir uçuş yapmak.


Kaynak : https://spectrum.ieee.org/solar-to-jet-fuel-system-readies-for-take-off

Yorum yapın

SMM Panel PDF Kitap indir