Одно из главных препятствий на пути повсеместного внедрения солнечных батарей и ветрогенераторов – отсутствие способа хранения избыточной энергии, которую они производят. Power-to-gas – технология, разработанная в Чикагском университете, обращается к неустойчивой природе этих возобновляемых источников. В ней используются одноклеточные организмы, которые ученые вывели путем селекции. Микроорганизмы помогают преобразовывать электроэнергию в метан – газ, который можно хранить, транспортировать и использовать везде, где используется природный газ, в том числе и для производства электроэнергии по требованию.
В центре технологии power-to-gas находится штамм метанообразующих архей, адаптированных для промышленного использования. Метаногенез начинается с излишков электроэнергии, полученных от ветрогенератора или солнечной батареи, но в данный момент ненужных. Эта энергия используется для превращения воды в водород и кислород. Затем водород объединяется углекислым газом, полученным из любого источника, в собственном биореакторе, в котором организмы катализируют преобразование смеси в метан и воду.
Превращение в метан
Далее метан можно транспортировать в существующую газопроводную систему или превратить в сжатый или сжиженный природный газ, пригодный для производства электричества. Создатель технологии Лоуренс Метс (Laurens Mets) заявил, что она предлагает большую потенциальную емкость – больше, чем у конкурирующих систем оптового аккумулирования энергии: батарей, гидроаккумулирующих электростанций, систем сжатого воздуха и гравитационных накопителей энергии. При использовании всех этих систем неизбежны потери КПД, а создатели power-to-gas не называют КПД всего процесса.
Технология позволяет увеличить использование изменчивых по своей природе источников энергии, таких как ветер и Солнце. Если запасать избыточную энергию, тем самым можно сгладить эти колебания и сделать возобновляемые источники энергии более реальными и экономически жизнеспособными.
Ученые уверены, потенциал запатентованной технологии power-to-gas имеет большое значение. Метан — простейший углеводород, который получил очень широкое распространение: на нем греют воду и пищу, ездит транспорт, и даже существуют ракетные двигатели, работающие на этом газе. Метан полностью совместим с существующей газовой сетью, и он может стать основным источником для большей части энергетических потребностей общества, включая электричество, отопление, промышленные процессы и транспортировка. Надежный способ создания чистого метана из возобновляемых источников имеет потенциал для преобразования существующих энергетических систем.
Лоуренс Метс продолжает свои исследования в университете и стремится усовершенствовать свою технологию. Он надеется приспособить power-to-gas для производства бензина и топлива для реактивных двигателей.
Докторант молекулярной генетики и клеточной биологии Лоуренс Метс занялся разработкой технологии в конце 1990-х. В дальнейшем из разработки Метса при поддержке университетского центра трансфера технологий, который сейчас является частью польского Центра бизнеса и инноваций, родился стартап Electrochaea.
Electrochaera попала в список 100 частных компании с наибольшим потенциалом для решения энергетического кризиса 2014 Global Cleantech 100. Созданный в 2006 году, стартап Electrochaea первым проверил жизнеспособность процесса в своей лаборатории в Сент-Луисе. Это положило начало тестированию power-to-gas в 2011 году.
Три года спустя Electrochaea приступила к строительству крупномасштабного демонстрационного объекта на станции по очистке сточных вод недалеко от Копенгагена в рамках проекта Biocat. Опираясь на успех этого проекта, компания решила построить 10-мегаваттную электростанцию в Венгрии, в которой будет реализована технология power-to-gas.
«Electrochaera развивается очень быстро: в несколько шагов мы перешли от 1-литрового реактора в моей университетской лаборатории сначала к 1-мегаваттному проекту BioCat, а теперь строим 10-мегаваттный коммерческий завод в Венгрии. Микроорганизмы оказались очень живучими» – отметил Метс.
Завод в Венгрии будут строить Electrochaea и Magyar Villamos Muvek – крупнейший поставщик энергии этой страны. Как и в случае с BioCat, новый завод будет поставлять метан напрямую к существующей системе газопроводов.
Electrochaea планирует построить еще один завод в Швейцарии с установками 1000МВт. Между тем Pasific Gas and Electric Company строит небольшую демонстрационную установку в Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии в штате Колорадо.
Комментарии (59)
SvSh123
04.12.2016 15:56+1Тогда уж проще использовать водород напрямую.
Перспективней выглядит проект израильтян, у которых вода и углекислота превращаются в метанол.
unxed
04.12.2016 17:13Водород хранить сложнее, и водород с метанолом не слишком подходят для существующей газовой инфраструктуры.
Вот КПД — интересен, странно что скрывают, с чего бы, если всё так хорошо?
Ну и интересны сопутствующие расходы — вдруг для обслуживания биореактора нужен сертифицированный биосантехник с сертифицированным набором химикатов, и этот сервис будет стоить столько, что дешевле из компоста метан получать будет?SvSh123
05.12.2016 12:01Насчет газовой инфраструктуры — согласен. Зато метанол лучше подходит для ДВС, ТЭ и оргсинтеза, и его можно просто налить в канистру.
КПД описанного в статье процесса, даже если бактерии работают идеально, упирается в КПД электролиза воды — около 30% для жидкостных. У твердооксидных вроде до 60%, но там используется пар. Наверное, такая схема была бы выгодна на СЭС концентраторного типа: кипятим воду, получаем электричество, а отработанный пар вместо градирен — в твердооксидные электролизеры.Robotex
05.12.2016 13:35ДВС мертв. Дайте его уже спокойно похоронить.
SvSh123
06.12.2016 12:06Вот как появятся массовые коммерческие ТЭ, работающие на этаноле с приемлемым КПД — тогда и похороним. А пока что все идет к тому, что он, подобно старушке 3-дюймовой дискетке, простудится на похоронах своих «убийц». :)
Robotex
06.12.2016 14:00Заменить бензин этанолом? Вы серьезно сейчас? А почему бы не ездить на электрических тачках с КПД 90%, а не на ДВС с 20%? ДВС запрещен законом. Смиритесь уже. Электричество победило.
klod_ua
06.12.2016 20:04до тех пор, пока нефтяники пишут законы… электричество еще не победил очень долго.
Robotex
06.12.2016 20:29Вот только нефтяники не пишут законы. А у производителей выбора нет — сказано с 2020-2030 годов никаких ДВС, так что извольте представить альтернативы или валить с рынка.
klod_ua
06.12.2016 20:44Вот только нефтяники не пишут законы.
ага, ну да. Хотелось бы верить, но их триллионы… они хотят чтоб у них и дальше были триллионы.
SvSh123
07.12.2016 16:58Эээ… кем сказано? :)
Я про такой закон что-то в первый раз слышу.Robotex
07.12.2016 17:32http://autogeek.com.ua/germaniya-polnostyu-zapretit-avtomobili-s-dvs-k-2030-godu/
http://autonews.com.ua/v-evrope-zapretyat-avtomobili-s-benzinovymi-i-dizelnymi-dvigatelyami/
Схожие инициативы обсуждаются на государственном уровне и в других странах. Возможность полного запрета на продажи автомобилей с двигателями внутреннего сгорания с 2025 года обсуждают Нидерланды и Норвегия. Индия рассматривает возможность аналогичного запрета с 2030 годаklod_ua
07.12.2016 20:32рассматривать инициативы, обсуждать возможности на любых уровнях — это не законодательный акт.
Robotex
08.12.2016 12:51Германия уже приняла закон, насколько я понял. Также такой же закон уже приняла Норвегия. И сейчас все это дело лоббируется на всесоюзном уровне.
QR-code
08.12.2016 14:53Германия уже приняла закон, насколько я понял.
В приведенной вами статье говорится не о запрете ДВС, а о стимуляции спроса на сферические «машины с нулевым выбросом», которые, внезапно, вполне могут иметь ДВС.
Также такой же закон уже приняла Норвегия.
Одновременно с этим в Норвегии говорят об отмене льгот для электромобилей. В этом году этого не случилось, обещают к 2020.
SvSh123
07.12.2016 16:21А почему бы не летать вместо того, чтобы тащиться по земле?
Причина та же — технологий соответствующих нет. Лучшие образцы аккумуляторов и электродвигателей по удельной энергоемкости и удельной мощности только-только подбираются к бензиновым движкам середины прошлого века.
Так что пока не будет прорыва в области аккумуляторов, электрокары останутся либо спецтранспортом со специфическими условиями эксплуатации, либо курьезной игрушкой для богачей, и не более того. Смиритесь. :)Robotex
07.12.2016 17:25Да ладно? А в Тесле знают?
klod_ua
07.12.2016 20:55Модел 3 покажет или нет, чего ожидать в дальнейшем.
Robotex
08.12.2016 11:41Даже предыдущая модель могла проезжать 1000км, что более, чем достаточно.
QR-code
08.12.2016 14:21Даже предыдущая модель могла проезжать 1000км
Что это за модель такая? Даже сама Тесла о ней не знает.Robotex
08.12.2016 18:33Это со слов Маска и это был один из рекордов пробега.
QR-code
10.12.2016 14:17один из рекордов пробега
Рекорды имеют мало отношения к реальной жизни. Обычные машины при установке рекордов проезжают и по 2500 км.
saboteur_kiev
10.12.2016 15:40Тесла позиционируется как обычная машина серийного производства.
Можете назвать сходу машину серийного производства, которая с заправки проезжает 2500 км?QR-code
10.12.2016 15:48VW Passat 2012 года, например.
saboteur_kiev
10.12.2016 19:38Это не машина, это водитель.
Кроме того, в штатах найти сейчас машину на механике весьма проблематично, и уж тем более на механике не будет никаких машин с автопилотом. Вдобавок тут больше требования не к машине а к технике вождения.
Еще неизвестно что будет если выпустить Теслу на механике и посмотреть сколько на ней Тейлоры проедут.QR-code
11.12.2016 12:52Это не машина, это водитель.
То же самое верно и для Теслы.
Кроме того, в штатах найти сейчас машину на механике весьма проблематично, и уж тем более на механике не будет никаких машин с автопилотом. Вдобавок тут больше требования не к машине а к технике вождения.
Современные АКПП по потерям отстают от механики всего на 3-5%. А в руках обычного человека могут показать и меньший расход, чем РКПП, т.к. он может ездить неэкономично.
Еще неизвестно что будет если выпустить Теслу на механике и посмотреть сколько на ней Тейлоры проедут.
Вот когда Тесла поставит КПП, тогда и будет разговор. Пока же Тесла, по идеологическим причинам, не хочет этого делать, хотя установка КПП позволяет снизить расход энергии. Представители ZF говорили об увеличении пробега по трассе на 20% при установке 2-ступенчатой КПП.lingvo
11.12.2016 16:40Представители ZF говорили об увеличении пробега по трассе на 20% при установке 2-ступенчатой КПП.
Можете кинуть ссылку на то, где про это говорится? Я предполагал, что разговоры о КПП на Теслу рано или поздно пойдут, но в разрезе улучшения динамики, а не увеличении пробега. В плане увеличения пробега в Тесле достаточно сделать опцию выбора передаточного числа при заказе машины — кто хочет берет побыстрее, кто хочет — поэкономичнее.QR-code
12.12.2016 16:06Можете кинуть ссылку на то, где про это говорится?
К сожалению именно эту новость найти не получается, везде общие слова об увеличении запаса хода и динамики на высоких скоростях. Типа таких.
В плане увеличения пробега в Тесле достаточно сделать опцию выбора передаточного числа при заказе машины — кто хочет берет побыстрее, кто хочет — поэкономичнее.
Плохая идея. Получается выбор из двух стульев: либо плохая динамика на низких скоростях и больший пробег и выше скорость по трассе, либо наоборот — хорошая динамика на низких скоростях и небольшой пробег по трассе с низкой максимальной скоростью. КПП же позволят одновременно сохранить динамику на низких скоростях и получить больший пробег с запасом по скорости.
saboteur_kiev
12.12.2016 14:32И как, по вашему предположению, механикой будет управлять автопилот?
Роборука? Тогда чем это будет отличаться от АКПП? внешним видом?QR-code
12.12.2016 15:04И как, по вашему предположению, механикой будет управлять автопилот?
А зачем ему это? Как я уже говорил, современная АКПП рискует оказаться даже экономичней ручной, особенно в руках обычного человека.
manux
08.12.2016 17:19Вы чего то путаете Модель S, при наружной температуре +40, при скромности 90 км/ч едет всего на 659 км в топовой комплектации. А стоит…. И если считать что 87 475 $ (самый дешевый вариант), цена для массового потребителя то конечно вопросов нет, Можно хоть сейчас садится и ехать хоть куда правда только где нибудь в теплых страна где температура не опускается ниже +5.
Но большая часть населения США и Европы почему то считает что они неплоха ездить на машинах ( стоимость которых гораздо скромнее чем у тесла) с ДВС.saboteur_kiev
10.12.2016 15:47Если ты ездишь на работу, и у тебя дом с гаражом, где машина может заряжаться ежедневно, тебе хватает даже 50-100 км в день. Реально.
И при этом весьма энергоэффективна. И в гараже не воняет.
Большая часть населения США и Европы вообще не готова внезапно все бросать и покупать себе Тесла например потому, что кто хотел машину — уже имеет. И не так быстро все это меняется, плюс отсутствие покрытия удобными заправками вынудит тебя не ездить везде.
Следовательно, 659 или 728 км — это не суть важно. Множество ДВС машин с одной заправки и столько не проедут. Вопрос в том, что где заправиться и сколько времени эта заправка займет — вот он еще не решен окончательно.manux
11.12.2016 11:58По моему тут главный вопрос будет в стоимости 87 475 $ (самый дешевый вариант). Пока цена электрокаров не сравняется с ценой массового автомобиля с ДВС, не чего не поменяется.
klod_ua
08.12.2016 19:34я тоже поклонник электрокаров… но не на столько. Если спринтер бежит 100 за 10 сек, это не означает, что он пробежит марафон на 1 час.
saboteur_kiev
04.12.2016 20:52«Эта энергия используется для превращения воды в водород и кислород»
Электролиз воды сам по себе не самый эффективный способ разложения. Просто при дармовом электричестве, он имеет место быть. Просто действительно — полученные водород и кислород можно использовать напрямую, а не мутить еще странную, немасштабируемую схему с бактериями.
Sorgall
04.12.2016 16:08+1Насколько возможно и экономически рентабельно применение этой схемы в целях исключения манёвров мощности на «традиционных» электростанциях?
Обслуживание чего-то вроде метантенков, насколько мне известно, не самая простая задача (по крайней мере, с точки зрения микробиологии).
Было бы интересно узнать мнение людей, знающих данные технологии.
ARD8S
04.12.2016 17:00-2Тратить готовое электричество и воду, чтобы получать метан (который и так из земли прёт и его уже в Европе из отходов жизнедеятельности получают с помощью бактерий) и из этого метана получать электричество/топливо… Какой в этом смысл? Неужели излишки электичества совсем не могут придумать куда потратить? Ну так остановите грязные угольные ТЭС и излишков не будет и выбросов CO2 меньше.
alex73
04.12.2016 17:39Проблема в инерционности системы, остановленную ТЭС нельзя запустить мгновенно. А зеленая энергия — в какой то день может оказаться что вырабатывается мало.
ARD8S
04.12.2016 17:57+1Кроме угольных ТЭС в эксплуатации уже есть много каких видов электростанций, которые вполне могут компенсировать временные провалы генерации, да и зелёная энергетика не одни только ветряки и солнечные батареи. Не говоря уже о том, что одна из главных задач в энергетике сейчас создание и развитие систем накопления готовой электроэнергии и улучшение общей энергоэффективности сетей и оборудования потребителей.
alex73
04.12.2016 18:31Сразу уточню, я совсем не специалист по электроэнергетике.
А не могли бы вы указать на типы электростанций с малой инерцией? Мне кроме дизелей никого не вспомнилось.
Хотя конкретно данный стартап вызывает огромные сомнения в эффективности.vmarunin
05.12.2016 01:32Вроде бы у газотурбинных не такая большая инерция.
И классика — ГЭС. И выбросов СО2 нет и маневрируют ими аж в обратную сторону иногда (ГидроАккумулирующие ЭлектроСтанции)
Но почти все реки которые можно было перекрыть уже перекрыли :( И новую мощность взять неоткуда.
Иногда делают искусственно. Если рядом с морем/озером есть гора, то качают воду вверх и вниз. Но пока не слышал про большие проекты гидроаккумуляторов подобного типа.
manux
04.12.2016 19:25Есть более эффективные способы аккумулировать «зеленый кВт» это:
1. Гидроаккумулирующие станции.
2. Гироскопические накопители энергии.
3. Гравитационные накопители энергии.
Это основные. Если интересно можете почитать тут.
manux
04.12.2016 17:39Посмотрим что из этого выйди. Но эффективность накопление электроэнергии выглядит весьма не эффективной. А при учете себестоимости зеленого кВт и потерь в преобразование его в «чистый метана», то его стоимость мягко говоря будет не маленькой по сравнению с природным метаном.
А для «чистого метана» есть боле дешевый метод .QWhisper
05.12.2016 13:32Я думаю следует учитывать еще и то, что сброс лишней энергии куда либо та еще проблема, нельзя поставить гигантский резистор. Так что как альтернатива в каких то условиях думаю будет нормально. Например нужно топливо машинам обслуживания. Или нету рядом гор/пород/места подходящих для закачивания воды/газа/установки иных аккумуляторов.
potan
04.12.2016 18:52КПД подобного цикла будет очень низким. Я понимаю еще преобразовывать электричество в съедобную глюкозы — это было бы эффективнее фотосинтеза.
А для утилизации избыточной энергии есть производства, типа алюминиевого, в котором основную стоимость составляет электричество. Лучше направить излишки туда.SvSh123
05.12.2016 12:08Таким производствам нужен стабильный источник энергии. Чтобы была возможность вот так перенаправлять излишки, сеть должна обладать недостижимыми на данный момент характеристиками.
Structure
04.12.2016 21:25Перспективнее чем «Воздушно-аккумулирующие газотурбинные электростанции» не вижу.
Мест для строительства полно.
lingvo
05.12.2016 13:54Народ, в чем смысл обсуждать КПД (и по-моему в статье об этом сказано неправильно), если единственный смысл данной установки — это накапливать энергию, когда она уже просто «не лезет» в сеть? Сейчас одна из основных проблем в мире — несмотря на наличие различных аккумуляторов, ГЭС и пр — у них есть определенный запас емкости, и когда емкость полна — все, больше энергии не закачаешь, как ни крути. Т.е. при этом КПД всех этих ветряков, солнечных батарей и пр. превращается… в 0%! Их надо отключать! Или продавать ихнее электричество по минусовому тарифу, как это делают Голландия и Германия — т.е. когда тебе приплачивают, за то, что держишь включенным свой телевизор — этот абсурд уже существует!
Поэтому и не важен КПД этой установки. Если она сможет переделать эту избыточную энергию в метан без ограничения на объем хоть с КПД = 0,5% — это супер! Так как иначе эту энергию просто некуда деть.SvSh123
06.12.2016 12:20Не то, чтоб не важен…
Будь КПД высоким, можно было бы постоянно превращать электроэнергию в горючее. Насколько я понимаю (поправьте, кто в теме, если я не прав), газ из нескольких источников проще собирать и распределять между потребителями, чем непосредственно электроэнергию от множества солнечных или ветряных станций.lingvo
06.12.2016 12:57Просто для газа существует довольно развитая инфраструктура для хранения и распределения + его хранение не связано с затратами. Также такая инфраструктура существует и для бензина/нефти и если из электричества производить нефть — тоже подойдет. Для электричества инфраструктура для распределения есть, но вот для хранения электричества ее нет и создать не так просто. Радиоактивность обратно в уран загнать не просто… Водород в промышленных масштаба тоже зранить негде.
Поэтому и смысл проекта — использовать существующую инфраструктуру хранения.
manux
08.12.2016 18:00Энергосеть это сложный механизм. В нем все сбалансировано и ветряки, солнечных батарей компенсируются: Гидроаккумулирующие станции, гироскопические накопители энергии,
гравитационные накопители энергии и они разрежаются ночь когда солнечных батареи бесполезны и в затишья когда ветряки стоят.
Ну да ладно с этим балансом. Но кто будет покупать золотой метан, потому что цена его будет многократно выше чем у природного. Дешевли будет газ возит на велики в баллонах из России в Африку.)))lingvo
10.12.2016 21:25Знали бы вы какими усилиями и за какие деньги достигается весь этот баланс. Энергетические операторы в Европе выкидывают сотни миллионов в год на устройства, которые просто помогают стабилизировать сеть. И эти устройства даже киловатта в сеть не выдают…
SvSh123
12.12.2016 11:17Примерно представляю.
Потому и подумалось: к ветрякам и солнечным батареям проще подключить такие вот реакторы и гнать с них газ в хранилище, откуда его раздадут потребителям. Для балансировки такой сети всего-то и нужно, клапаны, насосы, резервуары, да бесплатный закон Паскаля. :)
SvSh123
07.12.2016 16:51А вот и этанол из воздуха, воды и электричества.
Или вот. Здесь уже точно указан КПД процесса — 10%.
Так что фишка, видимо, лишь в совместимости технологии с газовой инфраструктурой.Mad__Max
12.12.2016 01:15Там КПД самого преобразования до 50% (из электричества в биомассу). 10% это с учетом КПД солнечных батарей (из солнечного света в биомассу).
А так да, единственный плюс варианта из текущей новости это то, что на выходе получается стандартное топливо для которого уже есть масштабная и хорошо развитая инфраструктура.
А в примере выше получается абстрактная биомасса — смесь из огромного количества разных органических веществ, которые еще нужно перерабатывать и что-то полезное из них извлекать.
klod_ua
Если какая-то местная газовая кантора не возмет под крыло этот стартап… будет он и дальше стартап… но если верить надписям и картинкам… выглядит очень даже перспективно.