Солнце поможет запасать метан для транспорта в северных странах

Метан – один из основных перспективных источников энергии для личных автомобилей и общественного транспорта будущего, призванных заменить ископаемое топливо в двигателях внутреннего сгорания. Австрийская компания RAG Austria разработала технологию, которая позволяет использовать для производства и запасания полностью зеленого метана солнечную энергию даже в северных странах.

Метан уже в совсем ближайшем будущем, скорее всего, останется единственным видом ископаемого топлива, которое допустимо широко использовать.

Суть технологии

Разработка австрийцев называется Underground Sun Conversion – Flexible Storage (USC-FlexStore), то есть что-то вроде «Гибкое хранилище для подземного преобразования солнечной энергии». Из возобновляемых источников (солнечный свет, ветер, местные варианты) получается электроэнергия. С ее помощью вода электролизом разлагается на кислород и водород. Первый выпускается обратно в атмосферу или направляется в другие области потребления.

А вот водород закачивается под землю на глубину более километра в пористые породы, идеальный вариант — исчерпанные газовые месторождения. Вместе с ним в земные недра отправляется сжиженный углекислый газ, собранный из воздуха или с улавливающих систем промышленных предприятий. Далее происходит биохимическая магия.

За сравнительно короткий по геологическим меркам период археи и бактерии в недрах Земли перерабатывают водород с углекислым газом в метан и воду. Такой тип метаболизма (хемосинтез) широко распространен у живущих в почве и породах на довольно большой глубине, поэтому никакой фантастики не происходит.

Экологичная выработка метана и хранение

Точное время превращения закачанных в скважину газов в углеводороды не уточняется, да и RAG Austria не сообщает, используются ли в ее технологии какие-то катализаторы или иные способы ускорить процесс. Но изданию New Atlas представители компании рассказали, что уже на практике достигли эффективности преобразования на уровне 60%. Так что можно сделать вывод: он занимает месяцы или годы, а не десятилетия или века.

В скважине метан может находиться довольно долго, дожидаясь момента, когда он понадобится людям на поверхности. По утверждениям RAG Austria, продукт USC-FlexStore получается углеродно-нейтральным. То есть сама технология забрала из окружающей среды столько же или больше CO2, сколько будет выброшено при сжигании такого метана.

По задумке австрийских инженеров, с помощью этой разработки даже северные страны смогут сделать свою энергосистему зеленой. В высоких широтах зимой инсоляция (количество поступающего на поверхность Земли солнечного света) становится совершенно недостаточной для того, чтобы солнечные электростанции могли обеспечивать энергией экономику. Кроме того, возрастает потребление тепла, и одни ветряки не смогут спасти ситуацию. К тому же возобновляемые источники энергии (ВИЭ) в принципе отличаются нестабильностью выработки, им необходимы балансирующие мощности.

Предлагаемая RAG Austria схема, судя по всему, подразумевает создание избыточных мощностей экологичных электростанций. А весь избыток нужно «перегонять» в землю, где будет накапливаться метан. В дальнейшем его можно использовать для генерации электричества в холодное время года, отопления и, размеется, на транспорте.

Экономические аспекты

Выглядит логично, но австрийская компания не приводит никаких экономических выкладок. Какова будет стоимость одного кубометра такого метана? Ведь для его производства, во-первых, необходимо создать избыточно мощную зеленую энергетическую инфраструктуру. Во-вторых, для его выработки требуется преобразовать электричество в водород (электролиз — довольно «дорогой» процесс, как по энергетике, так и по экономике). И только 60% из этого уже недешевого водорода превратится в метан. При этом в породу нужно еще и углекислый газ закачать, что тоже стоит денег.

Судя по тому, что известно о USC-FlexStore сейчас, запасенный с помощью этой технологии метан будет очень дорогим. Безусловно, применение ей найти можно — на крайнем севере, например. Почему предлагается не использовать сразу водород, а «перегонять» его в метан, тоже понятно. Углеводороды лучше хранятся, безопаснее и менее склонны улетучиваться даже сквозь монолитные металлические трубы, не говоря уже о пористых породах или бетоне. Но широкое применение разработки RAG Austria пока что выглядит крайне маловероятным. Даже с учетом возможного повышения эффективности и радикального удорожания «не-зеленых» углеводородов.

Роль метана в транспорте будущего

Тем не менее, метан наверняка уже в совсем ближайшем будущем останется единственным видом ископаемого топлива, которое допустимо широко использовать. В отличие от более сложных углеводородов, он сгорает на воздухе практически «чисто»: результатом становится вода, углекислый газ, совсем немного оксидов азота и крайне малое количество сажи. Последняя, напомним — наиболее опасный загрязнитель, вылетающий из двигателей внутреннего сгорания, газовых турбин и топок котлов.

Автобус на метане

Недавно на портале «Энергетика и промышленность России» появился примерный подсчет, сколько человеческих жизней и бюджетных средств спасет перевод только общественного и коммунального транспорта на метан. У специалистов отрасли получились впечатляющие цифры: 109 людей и 155,8 миллиона рублей только для Санкт-Петербурга, а в масштабах всей страны — 2,8 тысячи человек и 152,3 млрд. рублей. Ежегодно. Такая заметная выгода достигается за счет снижения нагрузки на систему здравоохранения в результате уменьшения количества пациентов с заболеваниями сердечно-сосудистой системы, а также сохранения людей в экономической жизни государства.

Во всем мире чрезмерное загрязнение воздуха твердыми микрочастицами (по большей части — сажей) ответственно за гибель 4,2 миллиона людей (7,5% всех смертей). А главным источником таких загрязнителей является автомобильный транспорт, на него приходится, по разным оценкам, 65-80% выбросов сажи в окружающую среду. Именно поэтому переход на электротранспорт или хотя бы метан в качестве топлива для ДВС настолько необходим.