إعـــــــلان

Collapse
No announcement yet.

هل يمكن تخزين طاقة الرياح والطاقة الشمسية على شكل هيدروجين؟

Collapse
X
 
  • Filter
  • الوقت
  • Show
Clear All
new posts
  • نجمة الجدي
    مدير متابعة وتنشيط
    • 25-09-2008
    • 5278

    هل يمكن تخزين طاقة الرياح والطاقة الشمسية على شكل هيدروجين؟


    افضل من الهيدروجين: هل تتغلب الامونيا على المادة المعجزة لازالة الوقود الاحفوري؟


    المؤلف / المحرر: دومينيك ستيفان * / أحلام رايس


    النقل المحايد مناخيًا والكيماويات والتدفئة والصناعات الأساسية - من المفترض أن يقوم الهيدروجين بالمهمة.

    لكن الغاز الخفيف يجعل الأمر صعبًا على مصنعي المصانع.

    هل يمكن أن يوفر تخزين المواد بديلاً ويوفر انتقال الطاقة؟
    هل يمكن تخزين طاقة الرياح والطاقة الشمسية على شكل هيدروجين؟

    يعتبر الغاز من "المعارف القديمة" في صناعة المعالجة ، كما أن تخزين الغاز وخطوط الأنابيب مفاهيم مثبتة.

    إذن ، التحليل الكهربائي بواسطة الطاقة الخضراء بالإضافة إلى كهف الغاز يجعل تخزين الكهرباء لانتقال الطاقة؟

    لسوء الحظ ، الأمر ليس بهذه البساطة.

    من بين كل الأشياء ، لا يجعل الهيدروجين الأمر سهلاً بالنسبة لنا عندما يتعلق الأمر بالنقل والتخزين - أنظمة العرض الظاهرة.

    ينتشر الجزيء خلال المواد أو داخلها ، مما يتسبب في حدوث تسريبات أو تقصف.

    يمكن إدخال حوالي 20٪ في شبكة الغاز الطبيعي ، لكن اقتصاد الهيدروجين النقي يتطلب أنابيب وتركيبات وموانع تسرب جديدة.

    وعلى الرغم من أن كثافة الطاقة الخاصة بالكتلة (قيمة التسخين) للهيدروجين هي 33.3 كيلو واط ساعة / كجم ، فإن كثافة الطاقة الخاصة بالحجم منخفضة جدًا عند ثلاثة واط / لتر.

    المشكلة الأساسية لانتقال الطاقة: أين نضع فائض الكهرباء الخضراء؟

    يتم تخزين الغاز في صورة سائلة عند -253 درجة مئوية ، مما يزيد الكثافة إلى 71 كجم / م 3.

    في هذه العملية كثيفة الاستهلاك للطاقة ، يُفقد ما يصل إلى 30٪ من القيمة الحرارية القابلة للاستخدام نظريًا.

    بالطبع ، التخزين تحت الضغط ، على سبيل المثال في أسطوانات مصنوعة من البلاستيك المقوى بألياف الكربون عند 700 بار ، يمكن تصورها أيضًا - لكن جزءًا من الطاقة (حوالي 12٪) يقع أيضًا على جانب الطريق أثناء الضغط.

    لذلك فإن المدافعين عن استخدام الطاقة للغاز لديهم آمال كبيرة في إيجاد حلول تخزين بديلة مثل تخزين هيدريد المعدن ، حيث يذوب الغاز في معادن أو سبائك تحت الضغط.

    ومع ذلك ، فإن امتصاص الغاز وإطلاقه يظلان بطيئين ، ويلزم وجود كميات كبيرة من المعدن لتخزين كميات صغيرة من الغاز.

    هذا يترك ناقلات الهيدروجين العضوية السائلة (ناقلات الهيدروجين العضوية السائلة) ، أي المركبات العضوية التي يمكن أن تمتص وتحرر الهيدروجين.

    من حيث المبدأ ، يمكن استخدام أي رابطة كربون ثنائية أو ثلاثية غير مشبعة تقريبًا لهذا الغرض ، ولكن من الناحية العملية ، فإن درجات الحرارة اللازمة تحد من قابلية استخدام الهيدروكربونات.

    على سبيل المثال ، يمتص ثنائي بنزيل تولوين (المعروف باسم زيت نقل الحرارة تحت الاسم التجاري مارلوثرم) الهيدروجين الغازي عند حوالي 200 درجة مئوية و 5 بار ضغط زائد باستخدام محفز الروثينيوم. يمكن تخزين حوالي 600 لتر من غاز الهيدروجين في لتر واحد من ثنائي بنزيل تولوين.

    الأمونيا من التحليل الكهربائي للهيدروجين: تخزين الكهرباء في المستقبل؟

    ولكن ربما تكون هناك طريقة أبسط: الأمونيا هي واحدة من أقدم "المواد الكيميائية السائبة" ويتم إنتاجها بمقياس مئات الملايين من الأطنان في جميع أنحاء العالم لإنتاج الأسمدة.

    عملية هابر بوش ، التي لا تزال هي المعيار في تصنيع الأمونيا اليوم ، تحتوي على تفاعل النيتروجين والهيدروجين على محفز الحديد ، مع الهيدروجين الضروري الذي يتم الحصول عليه عادةً عن طريق الإصلاح بالبخار من الغاز الطبيعي أو الفحم.

    ما يجعل الأمونيا مثيرة للاهتمام كوسيلة لتخزين الطاقة هو سهولة النقل والتخزين ، والتي تتمتع بها الصناعة أيضًا بعقود من الخبرة.

    لم يلعب الغاز عديم اللون دورًا رئيسيًا في حماية المناخ حتى الآن ، على الرغم من أن تصنيع الأمونيا يمثل حوالي 3 ٪ من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية.

    أول مشاريع الأمونيا تلتقط السرعة

    يمكن أن يتغير ذلك بسهولة: إذا تم الحصول على جزيئات الهيدروجين عن طريق التحليل الكهربائي بدلاً من الهيدروكربونات الأحفورية ، يمكن أن تصبح الأمونيا "خضراء".
    على سبيل المثال ، تخطط شركة الغاز الأمريكية العملاقة ((منتجات الهواء)) ، إلى جانب شركة أكوا باور السعودية ، لاستثمار خمسة مليارات دولار في إنتاج الأمونيا المحايدة مناخياً بحلول عام 2025.

    يمكن لمثل هذه المشاريع نزع الأحجار من إنتاج الأسمدة وتوفير طريق تخزين بديل للطاقة المتجددة: يمكن حرق الأمونيا في توربينات الغاز والبخار المعدلة أو محركات الاحتراق الداخلي ويمكن أن تصبح بديلاً لزيت الوقود والغاز الطبيعي لمحطات الطاقة التي تعمل بالغاز أو الدفع البحري .

    بدلاً من ذلك ، يمكن أيضًا "إعادة تحويل" الغاز إلى كهرباء في خلايا الوقود.

    على سبيل المثال ، تخطط شركة الشحن النرويجية Eidesvik لتزويد سفينة الإمداد Viking Energy بخلية وقود من الأمونيا بقدرة 2 ميجاوات.

    من جوتلاند إلى أستراليا: هذه هي أكبر مشاريع الامونيا

    حاليًا ، يتم بناء أكبر مشروع أوروبي للأمونيا الخضراء في Esbjerg ، الدنمارك ، حيث سيتم استخدام طاقة الرياح لإنتاج الأمونيا لدفع السفن والأسمدة. تفكر أستراليا بشكل أكبر: فهناك ، المحور الآسيوي للطاقة المتجددة الذي تبلغ تكلفته 10 مليارات دولار ، وهو محطة طاقة الرياح والطاقة الكهروضوئية بسعة إجمالية تبلغ 9 جيجاوات ، سيتم استكمالها بمصنع لإنتاج الأمونيا.

    من حيث المبدأ ، يمكن أيضًا استرداد الهيدروجين: يعمل مركز تقنية خلايا الوقود (ZBT) ، على سبيل المثال ، على "جهاز تكسير الأمونيا" جنبًا إلى جنب مع رئيس تكنولوجيا الطاقة في جامعة دويسبورغ إيسن في ألمانيا. في هذه العملية ، يتم تكسير الامونيا السائل إلى خليط غاز به نسبة عالية من الهيدروجين في مفاعل مضغوط عند حوالي 700 إلى 800 درجة مئوية. ثم يتم استخدام الأمونيا كوقود.

    ثم يتم استخدام الهيدروجين في خلية وقود لتوليد الكهرباء. أهم ما يميز العملية هو أن الموقد الذي يجعل مفاعل الأمونيا يصل إلى درجة الحرارة يتم تشغيله بالغاز المتبقي من خلية الوقود. وفقًا للمطورين ، فإن العملية تحقق كفاءة تزيد عن 90 ٪.


    ماذا يمكن للميثانول ان يفعل ؟

    أحد الجوانب الرئيسية التي تجعل الجمع بين التحليل الكهربائي للماء وتوليف الأمونيا جذابًا للغاية مثل "نظام تخزين الكهرباء" هو قابليته الجيدة للتحكم في الحمل: على سبيل المثال ، يمكن لتقنية تيسين كروب القلوية لتحليل المياه الكهربائية ، زيادة الحمل الكامل في غضون دقائق وتعويض الحمل تقلبات في غضون ثوان ، يشرح مصنعو المصنع. بهذه الطريقة ، يتكيف الإنتاج مع تذبذب توليد الطاقة من الخلايا الكهروضوئية وطاقة الرياح.

    بالطبع ، سيكون هناك أيضًا بدائل للأمونيا: يعمل معهد فراونهوفر لأنظمة الطاقة الشمسية ISE ، من بين آخرين ، على إنتاج الميثانول من الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون. لا تنتج العملية فقط واحدة من أكثر المواد الكيميائية الأساسية شيوعًا بهذه الطريقة ، ولكن يمكنها أيضًا استخدام ثاني أكسيد الكربون من تيارات غاز العادم.

    الباحثون ليسوا وحدهم في هذا: العمل هو جزء من مشروع "الطاقة إلى الميثانول" ، الذي تموله الوزارة الاتحادية الألمانية للشؤون الاقتصادية والطاقة بقيادة Dechema.

    من بين الشركاء الصناعيين على متن الطائرة Crop Energies (Südzucker Group و Clariant و Thyssenkrupp Industrial Solutions).

    لكن الميثانول لا يخلو من عيوبه: محتوى ثاني أكسيد الكربون في الغاز التخليقي ، على سبيل المثال ، تقادم المحفزات. وتعتمد العملية أيضًا على توافر أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون - "المواد الخام" التي قد تصبح سلعة نادرة في سياق نزع فتيلها ، كما تبدو غريبة.




    Better than Hydrogen: Does NH3 Beat the Miracle Substance of Defossilization?

    (Bild: ZBT / Nadine van der Schoot) Climate-neutral transportation, chemicals, heating and basic industries – hydrogen is supposed to do the trick. But the light gas is making it difficult for plant manufacturers. Can material storage offer an alternative and save the energy transition?
    قال يماني ال محمد الامام احمد الحسن (ع) ليرى أحدكم الله في كل شيء ، ومع كل شيء ، وبعد كل شيء ، وقبل كل شيء . حتى يعرف الله ، وينكشف عنه الغطاء ، فيرى الأشياء كلها بالله ، فلا تعد عندكم الآثار هي الدالة على المؤثر سبحانه ، بل هو الدال على الآثار
Working...
X
😀
🥰
🤢
😎
😡
👍
👎