Jak ukládat přebytečnou energii? Třeba jako metan!

[karelkilian]

Dobrý den všem!

Protože je pátek, připravili jsme pro Vás další článek k zamyšlení a případné diskuzi.

Pěkný pátek přeji!
Karel Kilián

Jak ukládat přebytečnou energii? Třeba jako metan!

Jedním z největších nedostatků solární a větrné energetiky jsou výkyvy v produkci, způsobené zejména aktuální meteorologickou situací. Pokud je to možné, je vhodné získanou přebytečnou energii ukládat pro období, kdy elektrárna nebude poskytovat potřebný výkon. Vědci nyní přišli s nápadem, jak uložit energii „na horší časy“.

Uvedený problém je markantní zejména v oblastech s dlouhodobými výkyvy v dostupnosti obnovitelných zdrojů. Pokud někde svítí slunce například půl roku, lze energii získanou solárními panely uložit do akumulátorů. Nicméně ty mívají omezenou kapacitu a pokud bychom chtěli uložit energii na překlenutí několika měsíců, museli bychom jich mít  velmi mnoho, což by znamenalo vysoké pořizovací náklady.

Z energie na metan

Výzkumníci ze Stanfordské univerzity pracují na levnějších alternativách k bateriím, které jsou postaveny na biologickém základě. Základní myšlenka je ve své podstatě prostá: hodlají použít mikroby, které dokážou přeměnit přebytečnou energii z obnovitelných zdrojů na metan. Z něj by se pak elektrická energie získávala zpět jeho spalováním.

Celý proces je ale o něco složitější, než by se na první pohled mohlo zdát. Vše začíná organismem s latinským názvem Methanococcus maripaludis. Jedná se o metanogen (též methanotvorný či methanprodukující organismus), který produkuje metan (CH4), tedy je schopný metanogeneze.

Metanogeny navazují na anaerobní rozkladné procesy organických látek, jako je celulóza, takže žijí v prostředí, kde tyto reakce probíhají. Typickým příkladem jsou mokřady, mořské sedimenty, ale zejména pak trávicí soustava přežvýkavců a termitů, kde žijí prvoci schopní trávit celulózu.

Tento organismus, zjednodušeně řečeno, spotřebovává vodík a oxid uhličitý a vylučuje metan. První problém, kde vzít vodík, vyřešili vědci tak, že využívají obnovitelné zdroje energie k rozkladu vody na vodík a kyslík. Vodíkové atomy jsou přiváděny k mikrobům, které si k němu ze vzduchu přidají  oxid uhličitý a uvolňují metan. Plyn poté může být zachycen a skladován.

Z metanu na energii

Uskladněný metan lze následně použít v situaci, kdy elektrárny, využívající obnovitelné zdroje, nejsou z jakéhokoli důvodu schopné dodávat potřebné množství energie či v době špičkové spotřeby. Plyn se prostě spálí podobným způsobem, jako se spalují fosilní paliva.

Během vývoje byl největší brzdou fakt, že proces výroby metanu byl pro použití v praxi příliš pomalý. Kritickou novinkou v tomto směru bylo použití správných elektrod. Pomocí experimentů s různými kovy a nastavením dokázali výzkumníci Stanfordu získat produkci metanu v použitelném množství.

Při spalování metanu pochopitelně dochází k produkci oxidu uhličitého. Zde si ale musíme uvědomit, že na počátku celého procesu stály bakterie, které plyn vyprodukovaly z vodíku získaného z vody a oxidu uhličitého z atmosféry. V tomto směru je tedy následné spálení z hlediska uhlíkové stopy neutrální.

Jednou z výhod proti ukládání energie do akumulátorů je skutečnost, že metan může být přeměněn na elektřinu s použitím stávající infrastruktury.  Zásadní otázkou tak nyní je efektivita z hlediska nákladů. V tuto chvíli je těžké říci, jestli tento způsob pomůže vyřešit největší výzvu v oblasti obnovitelné energie - problém skladování - ale určitě je to nový přístup.

Výsledky již přilákaly zájem investorů. Díky financím od ministerstva energetiky nyní výzkumníci spolupracují s Lawrence Livermore National Laboratory a Southern California Gas na efektivnějších způsobech získávání metanu z bakterií.

Zdroje: engadget.com, engineering.stanford.edu.

Co říkáte na tento způsob skladování energie?

[mypower.cz]

Hned mě napadá, zdali takto získaný methan nevyužít přímo k výrobě tepla (vaření, ohřev vody, vytápění). Methan se použít dá... https://www.quora.com/Can-we-use-methan ... le-cooking

Výroba elektřiny by možná byla méně efektivní. Při spalování by vznikalo ohromné množství tepla. A methan se IMHO asi dá lépe uskladnit než čistý vodík z elektrolýzy.

[brin]

Strašně složité...

[unicast]

Tyhle články o bakteriích, co pohlcují CO2 a vodík, se mi líbí. Jenom nevím, kde ty bakterie vezmou chybějící energii (spálení CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O + energie). Do reverzní reakce je tedy někde nutné nacpat onu energii, jinak prostě neproběhne. Jak tedy do zmíněných bakterií doručíme onu energii?

[rottenkiwi]

Tu je odpoveď, odkiaľ berú energiu.
https://en.wikipedia.org/wiki/Methanogen

[kodl69]

Sna při té elektrolýze se do toho vlkládá energie, je jasně napsaný 4H2+CO2= CH4+2H2O, a mám ten dojem, že z toho ještě nejaká energie vypadne, protože se sloučí vodík s kyslíkem...

[jahodovák]

Vše co je jednoduché je třeba pořádně znehodnotit a udělat z toho pořádně složité aby se to nedalo použít bez odborníků jako mezičlánku,přeci nebudou opravdu pracovat pro blaho všech,je třeba přece pracovat pro blaho j..elit

[Deweldpers]

Metan vodik všetko sú to pliny čo sa dosť neprakticky skladuju. Čo tak skúsiť niečo kvapalné npr. Lieh, etanol, alkohol uložený pekne v 1000l ibc.a následne spaľovany?

[tomas]

Kromě Power to Gas je možný i Power to Liquid a tedy vyrábět kapalné palivo (metanol, líh atd..) což se lépe skladuje a také Power to Solid, tedy pevné palivo. Časem budeme možná z přebytků vyrábět syntetické uhlí, část se v zimě spálí a část budou horníci ukládat zpět do vytěžených dolů . Mělo by tu výhodu, že by mohli zůstat stávající tepelné elektrárny. Čisté syntetické uhlí je vlastně uměle vyrobený diamant, samotný dost blbě hoří, ale když se spaluje společně s kyslíkem má vynikající výhřevnost a hodně akumulované energie na 1kg.
Dost energie je možné uložit také do kovů, například do hliníku a různých chemických reakcí s ním.

[kodl69]

Toho spemera někdo zlikvidujte!
Syntetický uhlí a dřevo... -Svatá prostoto:
Mě stačí normální dřevo. Účinnost je celkem dobrá, náklady na kWh taky celkem přiměřený, kompletní biologická samoobnovitelnost, prakticky nulový odpady, protože popel ze dřeva bys měl vysypat zpátky do lesa abys neodnášel minerály z půdy... Možná ještě ten syntetickej metan, ale i to už je technologický harakiri

[JiříK]

Toho spemera někdo zlikvidujte!
Syntetický uhlí a dřevo... -Svatá prostoto:
Mě stačí normální dřevo. Účinnost je celkem dobrá, náklady na kWh taky celkem přiměřený, kompletní biologická samoobnovitelnost, prakticky nulový odpady, protože popel ze dřeva bys měl vysypat zpátky do lesa abys neodnášel minerály z půdy... Možná ještě ten syntetickej metan, ale i to už je technologický harakiri

To se ti povedlo! Asi bys měl chodit dřív spát, nedošla ti Tomášova těžká ironie.