Nie "zarzynać" gospodarki proszę.

O zarzynaniu gospodarki mówił ostatnio prof. Buzek w kontekście możliwości rozwijania przez Polskę czystej technologii węglowej jako odpowiedzi na zmniejszone limity CO2. Jako osoba walcząca o odejście przez Polskę, chociaż trochę od węgla i skierowanie się ku odnawialnym źródłom energii odebrałem tą wypowiedz jako działanie ku zachowaniu statusu quo w polskim przemyśle energetycznym.....

Jednak po głębszym namyśle doszedłem do wniosku, że słowa te mają wiele sensu patrząc na nie w szerszym kontekście działań w Europie. O ile pamiętam to na poważnie zaczęto mówić o OZE w Europie i na świecie po kryzysie w latach 70-siątych w obliczu drożejącej ropy zaczęto szukać nowych miedzy innymi tanich, ekologicznych i odnawialnych źródeł energii. Jednak analizując obecne działania Unii europejskiej to z tych 3 członów tani, ekologiczny, odnawialny pozostał tylko ten ostatni.

Energia cieplna, elektryczna, czy paliwa to krwioobieg gospodarki, która w UE nie wygląda dobrze. Przysłowiowe „zarzynanie” wkrótce będziemy mogli zastąpić słowem „dorzynanie”. Gospodarka Europejska nie jest konkurencyjna, wysokie podatki, koszty pracy i energii sprawiają, że coraz mniej rzeczy opłaca się tu wytwarzać a konkurencja z Chin czy Indii jest przytłaczająca. Dodatkowo wymienione kraje jako rozwijające się nie stosują się do limitów emisji, CO2 i innych zanieczyszczeń. Ostatnio czytałem, że Chiny prześcignęły nawet USA w zawodach na największego truciciela Świata emitując najwięcej, CO2.

Oczywiście UE walczy z emisją, CO2 tylko trochę się w tym pogubiła. Cała emisja, CO2 UE w ujęciu światowym to zaledwie 14%, w dodatku działania UE zmierzające do redukcji tego gazu w przypadku energetyki są bardzo snobistyczne gdyż wdrażanie odnawialnych źródeł zwłaszcza w starej 15-stce opiera się głównie na wysokich dopłatach różnie ujętych, które nie mogą przecież trwać wiecznie!?-a w przypadku braku rozwiązań możliwych do zaakceptowania (cenowo) na całym Świecie nic nam ten europejski wysiłek nie da.

W ogóle nie zwraca się uwagi na cenę i rokowania danej technologii w przyszłości. Najlepszym przykładem jest Dania, która dopłaca do budowy elektrowni wiatrowych, aby później dopłacać Norweskim elektrowniom, aby zechciały ją odkupić w okresie nadprodukcji. Natomiast nasi sąsiedzi z za Odry dopłacają do biodiesla, aby ktoś zechciał go zatankować, chociaż jego „ekologiczność” jest wątpliwa i znacznie taniej i czyściej było by wdrażać technologię CNG. Takich przykładów można by mnożyć. W tych działaniach panuje kompletny chaos a w dodatku wyeliminowano zupełne zasady wolnorynkowe. Pytanie tylko na jak długo Europie wystarczy pieniędzy?

Oczywistym jest, że nowych technologii nie można wdrożyć bez poniesienia wstępnych! kosztów jednak już dawno technologie z zakresu OZE powinny zostać zweryfikowane pod kątem ich rokowań na przyszłość i rozwijane powinny być tylko w te, które po okresie rozwoju i dopłat będą w stanie być konkurencyjne rynkowo. Jednocześnie UE jako stowarzyszanie krajów bogatych i dbających o ekologię ma moralny obowiązek przeznaczać pieniądze na badania i rozwój nowych tanich technologii pozyskiwania czystej energii, które mogłyby być wdrażane również w krajach biednych. Nie da się zamknąć granic przed zanieczyszczeniami. Dochodząc do konkluzji Europa „zarzyna gospodarkę” osiągając mizerne cele ekologiczne w tym względzie.

Czy powinna zaprzestać? Oczywiście tak, jeżeli chodzi o gospodarkę i nie, jeżeli chodzi o ekologię. Należy zmienić drogę dojścia do celu pamiętając ze potrzebujemy taniej, czystej i odnawialnej energii i każdy człon jest równe ważny

Pozdrawiam

Bogdan Szymański

Fotovoltaika naśladująca naturę- ogniwa DSSC.

Jedne z najlepszych wynalazków powstawały poprzez podglądanie natury i jej naśladowanie. Ludzka technologia dąży do rozwiązań bardziej efektywnych w sensie bardziej sprawnych. Natura pokazuje jednak, że nie zawsze wysoko-efektywne rozwiązania są najlepsze, myślę tu zjawisku fotosyntezy zachodzącym we wszystkich roślinach. Proces mimo małej sprawności jest bardzo wydajny, bowiem zachodzi w szerokim spektrum promieniowania a do zajścia procesu nie trzeba bezpośredniego oświetlenia wystarcza znacznie słabsze (o mniejszej wartości energetycznej) promieniowanie rozproszone. Z jakiejś przyczyny ewolucja nie doprowadziła do wzrostu sprawności procesu fotosyntezy bardziej istotna była elastyczność. Ewolucja premiowała tanie energetycznie rozwiązanie za to mniej wydajne – patrząc na naszą jeszcze zieloną planetę droga ewolucji chyba była słuszna.

Ten krótki wywód na temat roślin i ewolucji będzie służył udowodnieniu tezy, że proces folovoltaiczny wzorem fotosyntezy wcale nie musi być wysoce sprawny, aby był efektywny. Ogniwa PV oparte na krzemie zrobiły olbrzymi postęp przez ostatnie 50 lat. Od sprawności ok. 1% produkowane są już moduły z koncentratorami promieniowania przekraczające 30% i jeżeli nie nastąpi jakiś przełom to możliwości krzemu już się wyczerpały. Wprowadzenie błon krzemowych obniżających warstwę krzemu 100 krotnie pozwala obniżać koszty modułów jednak technologia ta ma jedną zasadniczą wadę. Do wydajnej pracy moduły krzemowe wymagają bezpośredniego promieniowania słonecznego a do tego są bardzo wrażliwe na kąt jego padania. Z tego też powodu uważam, że w dziedzinie ogniw PV potrzebujemy innego rozwiania, które pozwoli na produkcję energii elektrycznej w mniejszym uzależnieniu od warunków promieniowania.

W mojej opinii przełom w tej technologii może przynieś rozwiązanie opracowywane przez firmę Dyesol, o której już wspominałem na blogu. Firma ta pracuje nad ogniwami fotochemicznymi i jest liderem technologii DSSC skrót od słów, „Dye Sensitized Solar Cells” cała innowacja tej technologii polega na wykorzystaniu syntetycznych barwników (rutenowy barwnik, ale pracuje się na innymi) zastępujący chlorofil znajdujący się w roślinach a struktura liścia zastąpiona jest przez, nanostrukturę TiO2. Całości dopełnia elektrolit na bazie jodku znajdujący się pomiędzy barwnikiem a drugą powierzchnią przewodzącą elektryczność. Opis procesu w j. Angielskim pod adresem http://www.solaronix.ch/technology/dyesolarcells/

Całe ogniwo jest proste w budowie i nie wymaga dużych nakładów inwestycyjnych do uruchomienia linii produkcyjnej, przez co jest potencjalnie o wiele tańsze niż inne ogniwa PV. W dodatku cały proces produkcji ogniwa jest przyjazny dla środowiska i zużywa o wiele mniej energii.

Do tego główną zaletą ogniw DSSC i przewagą nad ogniwami krzemowymi jest mała wrażliwość na kąt padania promieniowania słonecznego, mogą pracować pod wpływem promieniowania odbitego i załamanego a także pod częściowym zacienieniem. Mimo sprawności konwersji promieniowania rzędu 7-10% mają znaczną przewagę nad ogniwami krzemowymi dzięki elastyczności ich zastosowania (obszary niewystawione na bezpośrednie oświetlenie).

Firma Dyesol to w dużej mierze wizjonerzy, którzy pracują również nad zastopowaniem swojej technologii w praktyce. Główne zadanie, jakie sobie stawiają to wkomponowanie ogniw DSSC w elementy budynku tworząc solarne domy niepotrzebujące zewnętrznego zasilania. Pracuje się nad przeźroczystymi barwnikami, które mogą być użyte w budowie okien. Czy nad elementami pokrycia dachu?

Jedną z pierwszych firm wprowadzającą technologię DSSC jest Brytyjska firma G4 Innovations. Pierwszym produktem są ładowarki do telefonów komórkowych zasilane ogniwami PV nowej generacji. Pierwsze testy wykazały, że ogniwa są w stanie pracować nawet w bardzo słabych warunkach oświetlenia wewnątrz i na zewnątrz budynku. Jednak Clemens Betzel prezydent G4 nie ukrywa, że wykorzystując tą technologię w wkrótce będą w stanie produkować ogniwa zasilające budynki bardziej konkurencyjnie cenowo niż ogniwa oparte na krzemie.

Moduły, PV oparte na DSSC produkuje również szwajcarska firma Solaronix http://www.solaronix.ch/,które poza podzespołami do produkcji ogniw proponuje same ogniwa niestety cena nie zachęca do zakupów ok. 5000 zł za 33W ogniwo.

Moim zdaniem ogniwa DSSC mają szansę na rozwój gdyż ani Solaronix ani G4 nie są to bardzo duże korporacje i nie prowadzą tak naprawdę masowej produkcji. Cena, która gra tu kluczową rolę z pewnością spadnie, jeżeli powstanie duża linia produkcyjna zwłaszcza w Chinach gdzie będzie można ograniczyć koszty, które są wysokie przy mało skalowej produkcji. Może ktoś w Polsce zainteresuje się tą technologią, bo moim zdaniem warto.

Pozdrawiam

Bogdan Szymański

Dom pełen darmowej energii

Rosnące ceny energii elektrycznej mogą wkrótce zaowocować modą na domy „OFF GRID”, czyli nieprzyłączone do sieci elektrycznej. Do niedawna wydawałaby się to zupełna fikcja i pełna futurystka jednak spadające ceny ogniw PV, masowa produkcja bardziej wydajnych ogniw silikonowych oraz spopularyzowanie nowych technik magazynowania energii elektrycznej sprawiła, że tego typu domy powstają. Co prawda jeszcze nie w Polsce?

Wiele osób uważa, że główną barierą w rozwoju energetyki słonecznej jest wysoka cena ogniw oraz ich mała sprawność w przetwarzaniu energii słonecznej na elektryczną. Nie jest to do końca cała prawda. Największym problemem przy wykorzystywaniu energii słonecznej zarówno na cele energetyki cieplnej jak i elektrycznej jest jej magazynowanie. Proszę zauważyć, że do powierzchni dachu domu nawet w polskich szerokościach geograficznych dociera więcej energii słonecznej niż osoby mieszkające w tym domu są w stanie wykorzystać. Problem jest jedynie w tym, że energia dociera nie w tym czasie, w którym ją najbardziej potrzebujemy. Opracowanie tanich i jednocześnie odpowiednio dużych magazynów energii niezależnie czy to cieplnej czy elektrycznej rozwiązałoby wiele barier energetyki odnawialnej nie tylko słonecznej i pozwoliłoby na budowanie znacznie bardziej efektywnych systemów.

Wydaje mi się, że cała problematyka magazynowania energii odeszła trochę na boczny tor w stosunku do rozwoju technologii pozyskiwania energii ze źródeł odnawialnych. Trzeba przyznać, że wiele wielkich firm energetycznych zwłaszcza z USA w obliczu problemów z przyłączonymi elektrowniami słonecznymi i wiatrowymi zaczyna inwestować w technologie gromadzenia energii. Jedną z najbardziej obiecujących wydają się superkondensatory. Mają one wiele zalet, które stanowią o ich przewadze nad akumulatorami. Praktycznie nie posiadają efektu samo rozładowywania z upływem czasu, liczba cyklów ładowania i rozładowywanie bez utraty pojemności jest praktycznie nieograniczona, również możliwości reakcji na zmiany poboru mocy przemawiają na korzyść superkondensatorów. Należy tu również zauważyć, że technologia kondensatorów jest znacznie bardziej przyjazna dla środowiska w stosunku do akumulatorów. Niestety superkondensatory ciągle nie są powszechnie stosowane gdyż ich pojemności w stosunku do ceny są o wiele mniej atrakcyjne niż akumulatorów jednak jest to technologia, z którą wiąże się duże nadzieje.

Wiele osób decydujących się na montaż ogniw PV nie decyduje się na pełną niezależność od sieci energetycznej. Jest to zdeterminowane możliwością sprzedaży wyprodukowanej energii elektrycznej do sieci elektro-energetycznej w okresach jej nadprodukcji w ramach prowadzonego w wielu krajach europy wsparcia polegającego na ustaleniu stałej taryfy dla tak produkowanej energii „feed-in tariff”. Rozwiązanie to jakże dobre dla promocji fotowoltaiki tak złe dla całego systemu energetycznego, który musi ponosić koszty coraz bardziej rozproszonych i zmiennych w czasie dostaw energii. Z drugiej strony takie rozwiązanie nie premiuje rozwiązań całkowitego uniezależnienia się od sieci energetycznej.

Rozwiązanie off grid mają wiele zalet energia produkowana jest na miejscu, dzięki czemu nie występują straty energii wynikające z jej przesyłu. A jak mówi Chris Anderson z Borrego Solar firmy zajmującej się instalacją elektrowni PV w domach i biurach jedynym problemem, z jakim się obecnie zmagają w obliczu taniejących modułów PV są układy magazynowania energii, chociaż technologia żelowych akumulatorów stanowiła milowy krok w tego typu systemach.

Sam Chris Anderson jest właścicielem domu off grid o powierzchni 300m2. który ma być przykładem możliwości wykorzystania ogniw PV. 43 ogniwa PV o mocy 160W każde produkują miesięcznie średnio 550 kWh energii elektrycznej. Do tego 24 akumulatory zapewniają energię w okresie pochmurnych dni. Do ogrzewania służy 7 płaskich kolektorów połączonych z systemem 2 zasobników o pojemności 3000 i 4500 litrów, należy dodać że budynek znajduje się w Nowej Anglii, czyli w umiarkowanych szerokościach geograficznych. Koszt instalacji nie jest podany, ale patrząc na skalę instalacji na pewno jest wysoki. Instalacja jest tak olbrzymia ze względu na cel pełnej niezależności energetycznej. Z drugiej strony przykład ten dobrze obrazuje duży problem, jakim jest magazynowanie energii, jeżeli istniałyby lepsze technologie jej magazynowania z powodzeniem liczbę ogniw jak i kolektorów można by znacznie obniżyć.

Z magazynowaniem energii boryka się nie tylko fotowoltaika na nowe technologie czeka również przemysł samochodowy, i cała energetyka. Zapotrzebowanie jest duże z tego względu można liczyć na jakiś postęp w tej kwestii

Pozdrawiam

Bogdan Szymański

Zagrożenia, jakie niosą biopaliwa.

Media dostarczają wiele informacji o korzyściach, jakie płyną z produkcji i wykorzystywania biopaliw jednak mało mówi się o zagrożeniach, jakie mogą wyniknąć z wykorzystywania żywności do produkcji paliw.

W poście „Gazyfikacja i słoma a produkcja etanolu” piałem o korzyściach ekonomicznych i przewadze syntetycznej produkcji etanolu nad tradycyjnym. Teraz w oparciu o raport pozarządowej agencji GRAIN http://www.grain.org przedstawię zagrożenia, jakie niesie rozwój biopaliw produkowanych w tradycyjny sposób. Jak piszą przedstawiciele organizacji biopaliwa to poważne zagrożenie dla środowiska naturalnego oraz społeczeństwa?

Problem nie jest widoczny w przypadku niewielkiej produkcji biopaliw na poziomie kilku procent ogólnego zużycia paliwa. Jednak zgodnie z planami UE biopaliwa mają sukcesywnie zastępować paliwa kopalne powiększając swój procentowy udział.

Głównym mitem, jaki obala GRAIN jest argument mówiący o zapewnieniu europie niezależności energetycznej w wyniku krajowej produkcji biopaliw. Według wyliczeń organizacji przeznaczenie pod produkcje biopaliw całego areału ziemi ornej w Wielkiej Brytanii pozwoli na pokrycie ok. 25% zapotrzebowania tego kraju na paliwa. Oczywiście, jeżeli weźmiemy pod uwagę takie kraje jak Polska te proporcje będą inne jednak należy zwrócić uwagę na skalę upraw, jaka będzie potrzebna. A doliczmy oczekiwania innych branż energetycznych związane z biomasą. Oczywiście rozwiązałby się problem nieużytków jednak nieużytki nie rozwiążą problemu biopaliw.

W przypadku Unii Europejskiej rozwój biopaliw musi doprowadzić do ich importu głównie z tak zwanych krajów południa (kraje strefy równikowej), które dysponują znacznie większym potencjałem w tym względzie. Jednak skala zapotrzebowania na paliwa produkowane z roślin jest tak duża, że w każdym kraju na świecie, który inwestuje w tą technologię spowoduje to drastyczny wzrost cen żywności oraz rabunkową gospodarkę rolną. Widać to w krajach, które intensywnie rozwijają tą technologie. W raporcie „The NGO Regional Hunger and Vulnerability Programme” przedstawiony został wzrost cen produktów rolnych wykorzystywanych do produkcji biopaliw w Południowej Afryce. Cena kukurydzy wzrosła o 28% a cukru o 13%. W latach 2005-06 a problem ten dotyczy również innych krajów także lidera produkcji etanou – Brazylii.

W Europie dbanie o środowisko jest normą jednak w krajach rozwijających się wygląda to zupełnie inaczej. Jak zaznacza GRAIN obecna propozycja przeznaczenia w Brazylii i Afryce ponad miliona hektarów pod uprawy energetyczne doprowadzi o dewastacji środowiska na olbrzymią skalę. Już obecnie pod uprawy przeznaczane są coraz to większe połacie lasów deszczowych, chociaż rząd Brazylii zaprzecza to istnieje tam ciche przyzwolenie na wycinkę lasów, co doskonale obrazują zdjęcia satelitarne. W Indonezji i Malezji gdzie 84% upraw palmy olejowej przeznacza się do produkcji bio-diesla. Pod wpływem światowego zapotrzebowania na ten surowiec dochodzi do szalonego wzrostu wielkości upraw kosztem karczowanych lasów deszczowych. Jak podaje UN przy obecnym tempie degradacji do roku 2020 zniknie 98%!! Lasów w tym rejonie świata.

Popatrzmy teraz na „ekologiczne” korzyści wykorzystania biopaliw. Przy takim sposobie ich pozyskiwania szczytny cel redukcji emisji, CO2 jest totalną fikcją a w dodatku uzyskujemy skutek odwrotny od zamierzonego. Bo jaki może być bilans emisji, CO2 i efekt ekologiczny, jeżeli wykarczujemy hektary lasów, aby uprawiać na nich trzcinę cukrową, która będzie przetworzona później na etanol? Ile energii zostanie zużyte na procesy technologiczne, wytwarzanie niezbędnych do upraw pestycydów i nawozów. Czy oby na pewno uzyskamy zerowy bilans, CO2 i dodatni efekt ekologiczny?

Jest oczywiście inne wyjście, czyli biopaliwa drugiej generacji produkowane nie z żywności a odpadów organicznych. O zaletach tych rozwiązań już pisałem. Profesor Thomas Wood z Texas A&M university http://www.tamu.edu/ podobnie jak inżynierowie z UCLA twierdzą ze przy obecnej technologii można produkować o wiele lepsze bio-paliwa niż np. metanol o parametrach zbliżonych do benzyn. Jako przykłady podają izobutanol, który w przeciwieństwie do metanolu ma wyższą liczbę oktanową i nie absorbuje wody. Do tego bardziej zaawansowane metody produkcji biopaliw nie mają tak negatywnych skutków dla środowiska, co metody tradycyjne a do tego są tańsze i wydajniejsze.

Uważam, że w całej Unii Europejskiej brakuje rzetelnej merytorycznej debaty na temat korzyści i zagrożeń wynikających z wykorzystania biopaliw. Błędem jest również wrzucanie do jednego koszyka wszystkich metod produkcji i technologii razem. Doskonałym przykładem braku zrozumienia problemów tego tematu jest polska ustawa o biopaliwach, która nie obejmuje produkcji biopaliw np. ze słomy czy gazu syntezowego.

Pozdrawiam

Bogdan Szymański

Fotowoltaika, jakiej nie znamy.

Ogniwa fotowoltaiczne produkowane są od dziesiątków lat. Pierwsze z nich powstawały w laboratoriach a ich sprawności oscylowały wokół 1%. Obecnie produkowane ogniwa mogą pochwalić się efektywnością przetwarzania energii słonecznej dochodzącą do kilkudziesięciu procent, ale to nie sprawność stanowi największe wyzwanie. Główne problemy, z jakimi borykają się obecnie producenci to redukcja kosztów produkcji (produkcja tradycyjnych paneli fotowoltaicznych jest bardzo energochłonna), oraz problem ich zastosowana. Natura promieniowania słonecznego, duża zmienność docierającej energii powoduje, że źródło to mimo olbrzymiego potencjału trudne jest do wykorzystania.

Quo vadis fotowoltaiko?

W dziedzinie innowacji ciekawie prezentują się technologia rozwijane pod szyldem ogniw trzeciej i czwartej generacji. Są to technologie produkcji oparte o założenia rozwiązań zwanych „low cost, clean power generation„ czyli ogniw o niskich kosztach produkcji oraz zapotrzebowaniu na energie w procesie produkcyjnym w przeliczeniu na kW mocy. W dodatku często, choć nie zawsze poszukuje się rozwiązań wysokoefektywnych charakteryzujących się wysokim współczynnikiem konwersji energii słonecznej na elektryczną. Wiodący prym w tej dziedzinie mają technologie ogniw fotoelektrochemicznych, polimerowych, silikonowych, nanokrystalicznych, syntetycznych barwników organicznych.

Najstarszą w tym gronie jest technologia ogniw silikonowych(krzemowych), która zapoczątkowała poszukiwanie tanich technologii produkcji paneli słonecznych a od kilku lat ogniwa silikonowe produkowane są na masową skalę. Krok milowy w rozwój tej technologii włożyła firma Nanosolar http://www.nanosolar.com/ (od 2002r wspierana przez Google) rozwijając i usprawniając technologię produkcji paneli silikonowych(błony krzemowe) planuje osiągnąć poziom cenowy 0,99USD ok. 2,5zł za kW mocy oraz tak zwany, „energy payback”, czyli czas, po jakim ogniowo wyprodukuję energię równą tej potrzebnej do jego wyprodukowania na poziomie ok. jednego miesiąca. Są to parametry, przy których energia produkowana z ogniw PV może być konkurencyjna cenowo z tą produkowaną z paliw kopalnych. Patrząc na dynamikę wzrostu produkcji oraz spadek kosztów można być optymistycznie nastawionym do możliwości rozwoju tej technologii wytwarzania PV. Firnie udało się przełamać 2 podstawowe stereotypy wysoka cena i duże zużycie energii w procesie technologicznym.

Jeżeli w przypadku firmy Nanosolar mamy do czynienia z ewolucyjnym podejściem do problemu tak firma Dyesol http://www.dyesol.com od razu zaczyna od rewolucji. Technologia, jaką wykorzystują to Dye-sensitized solar cells polegająca na adaptacji zjawiska fotosyntezy, zachodzącej w roślinach, do produkcji energii elektrycznej. Podobnie jak chlorofil syntetyczny barwnik absorbuje światło w wyniku, czego generuje elektron, który przechodzi przez przewodzącą strefę błony półprzewodnika do obwodu. Technologia jest obecnie w fazie prac prototypowych a sprawność procesu oscyluje wokół 4% jednak wiąże się z nią wielkie nadzieje. Zwłaszcza, że jest technologia niskich kosztów produkcji.

Po pierwsze efekt fotowoltaiczny uzyskuje się w szerokim zakresie promieniowania słonecznego, przez co istnieje możliwość produkcji energii nawet przy braku bezpośredniego oświetlenia słonecznego (dni częściowo pochmurne).

Po drugie szeroki zakres zastosowana niespotykany w innych metodach. Produkowana w ten sposób ogniwo PV może nieć rozmaite kolory jak również może być przeźroczyste lub półprzeźroczyste, co daje możliwości produkcji np. okiem produkujących energię elektryczną z wpadającego przez nie światła. Patrząc na liczbę oszklonych wieżowców i powierzchnię ich okien jest to niewyobrażalny potencjał energii do wykorzystania. A w dodatku łatwo można znaleźć zastosowanie dla tak produkowanej energii, ponieważ występuje tu ścisła korelacja nasłonecznienia ze wzrostem zapotrzebowaniem na energię. Mam na myśli problem klimatyzacji budynków, który zawsze nasila się w słonecznie dni. Jest to technologia rozwijana pod konkretne zastosowanie.

Technologia ta niewątpliwie ma szansę wnieś wiele do rozwoju energetyki słonecznej a nawet ją zrewolucjonizować. Pamiętajmy, że energia słoneczna stanowi największe źródło energii odnawialnej.

Pozdrawiam

Bogdan Szymański

Gazyfikacja i słoma a produkcja etanolu.

W ostatnim poscie pisałam o warunkach, jakie mszą być spełnione, aby pozyskiwanie energii z danego źródła odnawialnego i poprzez daną technologie było uzasadnione i opłacalne.

Dziś pragnę przybliżyć ciekawą i nowatorską metodę produkcji etanolu z szeroko pojętej biomasy. Technologię tą opracowała firma Coskata http://www.coskata.com A wyniki, jakimi może się pochwalić są bardzo obiecujące w tej branży.

Od czego zacząć?

W tradycyjnym sposobie produkcji etanolu wykorzystuje się zjawisko hydrolizy w procesie fermentacji alkoholowej. Przy wykorzystaniu tej metody można przetwarzać tylko niektóre warzywa i zboża a najbardziej wydajna w tym procesie jest trzcina cukrowa, która w europie nie rośnie.

Inną metodą jest wykorzystanie gazu syntezowego, który poprzez biofermentacje i chemiczną katalizacje przetwarzany jest w etanol. Zaletą tego procesu jest szeroka możliwość pozyskiwania surowca, ponieważ zgazowaniu można poddać praktycznie wszystkie substancje organiczne a nawet śmieci w dodatku proces przetwarzania gazu syntezowego zachodzi w procesach niskotemperaturowych i nisko ciśnieniowych co znacznie ogranicza zużycie energii i koszty.

Co nowego?

Gazyfikacja to wcale nie nowatorskie rozwiązanie proces ten jest dobrze poznany i od dziesięcioleci stosowany w przemyśle. W latach 50-tych koncern SASOL w RPA wykorzystywał proces gazyfikacji do produkcji paliw płynnych z węgla. Jednak nowością jest zastosowanie na szeroką skalę w procesie gazyfikacji plazmy wynalezionej przy współpracy korporacji Westinghouse i NASA. A obecnie technologia plazmowej gazyfikacji rozwijana jest przez koncern ALTER Nrg i GEOPLASMA opracowane rozwiązania technologiczne pozwalają zgazyfikować nawet odpady komunalne.

Zgazowanie przy użyciu plazmy odbywana się w temperaturze ok. 5500 C, dzięki czemu nie zagłębiając się w szczegóły techniczne proces jest bardziej efektywny bezpieczny dla środowiska a co najważniejsze przy jego wykorzystaniu można wykorzystać jako paliwo praktycznie wszystkie produkty organiczne.

Dlaczego nie tradycyjnie?

Tradycyjny sposób produkcji etanolu opracowywany został na potrzeby konsumpcji przez to jest mało wydajny, energochłonny i zużywa duże ilości wody. Technologia opracowana przez firmę Coskata pozbawiana jest tych wad gdyż była opracowywana na potrzeby produkcji paliwa a nie artykułu spożywczego. Dzięki temu produkt końcowy doskonale nadaje się do wlania go do baku a nie do kieliszka.

Podstawowe zalety to niska zawartość wody w produkowanym alkoholu, niski koszt produkcji szacowany na ok. 65gr/litr, szeroki dostęp do taniego surowca – praktycznie wszystko można przetwarzać, niskie zużycie wody w procesie produkcji ok. 1 litr na 1 litr produktu końcowego. Dodatkowo reaktory do produkcji mogą być niedużych rozmiarów wiec można rozproszyć produkcję i prowadzić ją miejscach występowania surowca (redukcja kosztów transportu).

Będąc przy temacie wspomnę o jeszcze jednym projekcie godnym uwagi w kontekście wykorzystania polskich zasobów biomasy. Proces został opracowany przez firmę Iogen (powołaną do życia przez giganta naftowego Shell) a polega on na produkcji etanolu ze słomy. Cały sekret kryje się w użyciu genetycznie modyfikowanych enzymów przetwarzających celulozę ze słomy w glukozę, która jest fermentowana na etanol. Technologia jest o tyle ciekawa, że cała produkcja jest opłacalna a w dodatku wykorzystuje się odpadową słomę z upraw zbóż a nie same zboża. Które można wykorzystać do konsumpcji.

Biopaliwa pierwszej i drugiej generacji.

Biopaliwa pierwszej generacji to etanol produkowany na drodze fermentacji roślin zawierających cukier i następnie w procesie destylacji oddzielany od wody.
Oraz bio-estry produkowane z roślin oleistych na drodze chemicznej reakcji z alkoholem.

Technologie te mają dwie zasadnicze wady wysokie koszty produkcji i zużywanie produktów żywnościowych na cele energetyczne, co nieuchronnie prowadzi do wzrostu cen żywności.

Biopaliwa drugiej generacji to np. technologie firm Coskata i Iogen, które przedstawiłem powyżej. Główna różnica polega na tym, że technologie te zostały opracowane na potrzeby rynku paliw, przez co oferują lepszą jakość oraz parametry paliwa a koszty produkcji są dużo niższe, dzięki zastosowani nowatorskich rozwiązań technicznych. Dodatkową zasadom, która osobiście mi się najbardziej podoba przy biopaliwach drugiej generacji jest nie wykorzystywanie żywności przy produkcji paliw a poszukiwanie rozwiązań, które pozwalają przetwarzać odpady czy to rolnicze czy komunalne. Zasada ta pozwala osiągnąć główne cele pokładane w energetyce odnawialnej – ODNAWIALNA ENERGIA PRZYJAZNA DLA ŚRODOWISKA.

Czy mamy szansę na te technologie?

Szanse oczywiście są jednak trzeba liczyć się z dużymi przeszkodami. Moim zdaniem największą barierą będzie nastawienie elit i to rządowych i przemysłu. Należy pamiętać że obie przedstawione technologie konkurują z przemysłem gorzelnianym który bardzo liczy na biopaliwa. Dodatkowo należy spodziewać się oporu ze strony lobby rolniczego gdyż obie te metody bazują i są opracowywane do przetwarzania wartościowych energetycznie odpadów a nie płodów rolnych z tego względu rolnicy nie będą mogli liczyć na dodatkowy dochód. Jest oczywiście światełko w tunelu i to bardzo jasne. Projektem Coskata interesuje się rząd amerykański a inwestuje w niego koncern General Motors natomiast na projekt produkcji etanolu ze słomy pieniądze kładzie Shell. Zaangażowanie takich gigantów daje nadzieję że technologie te zaczną wyznaczać trendy i zawitają również w Polsce.

Pozdrawiam blogerów

Bogdan Szymański