山東埃爾派 | 點擊量:0次 | 2020-11-16
新型可回收無碳燃料“鐵粉”正助力荷蘭啤酒廠的生產
據報道,荷蘭一家啤酒廠正在使用鐵粉作為燃料,以展示其作為無碳能源的潛在用途。
微小的鐵顆粒在高溫下燃燒良好,在氧化時能釋放出能量,可用于工業(yè)過程或發(fā)電。2018年,埃因霍溫理工大學(EindhovenUniversityOfTechnology)的研究者首次展示了鐵燃燒過程的實用性。他們使用的是一個20千瓦的系統(tǒng)(與傳統(tǒng)的中央供暖鍋爐的功率水平大致相同),用于發(fā)電、熱水和蒸汽。燃燒鐵粉只會產生一種直接的副產品:氧化鐵(鐵銹),它可以通過電將其轉化回鐵,這也許是由碳中和循環(huán)中的可再生資源產生的。
據悉,荷蘭的Swinkels家族啤酒廠(SwinkelsFamilyBrewers)與金屬電力聯盟(MetalPowerConsortium)和埃因霍溫研究人員合作,使其位于巴伐利亞州的啤酒廠成為“世界上第一家將這一工藝投入工業(yè)規(guī)模的企業(yè)”。該系統(tǒng)的優(yōu)點包括:鐵是世界上最便宜的金屬之一,它的普及程度和價格可承受性,以及它良好的能量密度。
事實上,鐵粉也很容易運輸,不需要特別的存儲??梢詫⑵潆S需攜帶,必要時進行燃燒,然后收集氧化鐵廢物進行更新。這在無法輕易轉向可再生能源的行業(yè)中尤其有用。
專家告訴我們:“鐵燃料的美妙之處在于,你可以隨時隨地釋放儲存在鐵燃料中的能量。如果你把鐵磨成粉末,它就會變得高度易燃,這種燃燒會以熱的形式釋放出大量能量。這種熱量可以滿足各種行業(yè)的能源需求。”
當前,大規(guī)模采用鐵燃料的主要障礙是:回收在此過程中產生的廢銹。但是,回收過程也可以用來保留太陽能電池板、風電場、水力發(fā)電和其他清潔能源所產生電力的部分多余能量,盡管研究表明這可能不是特別有效:
該系統(tǒng)的往返能量循環(huán)效率取決于再生過程中將能量注入到鐵中的過程。根據這篇2018年的論文,高效的氧化鐵電解可以將高達80%的輸入能量儲存在鐵燃料中,這個數字與使用現代氫氣分離得到的數字相似。
根據2018年的這篇論文,使用這種循環(huán)過程發(fā)電可能會接近40%左右的理論效率。生產可再生能源,然后以低效的汽輪機發(fā)電過程的形式丟棄60%的可再生能源,這看起來可能有點奇怪,但這最終可能成為一種靈活且經濟高效的方式來捕獲、分配甚至出口在不方便的時候產生的可再生能源,而這些能源不需要直接進入電網。
這項技術還有其他缺點。金屬燃料燃燒會產生氮氧化物,類似于碳氫燃料,這是由于所涉及的高溫,盡管氮氧化物的數量可能更少,而且可以通過巧妙的工程將其降到最低程度,但還是會產生。粒狀鐵粉也是一個問題。氮氧化物和微粒都可能需要使用過濾系統(tǒng)。
另一個主要技術障礙是在不產生大量二氧化碳的情況下回收鐵,這將需要開發(fā)上述高能電解技術。整個項目的經濟效益尚不明朗,最終也可能無法與更傳統(tǒng)的可再生能源相媲美。
埃因霍溫大學負責這項研究的團隊負責人表示:“目前已經有一個后續(xù)項目,目標是實現1兆瓦的系統(tǒng),我們也在致力于系統(tǒng)的技術改進。今后,還計劃在2024年建成一個10兆瓦的系統(tǒng)。我們的雄心壯志是到2030年,將首批燃煤電廠轉變?yōu)榭沙掷m(xù)的鐵燃料工廠。”
目前,巴伐利亞啤酒廠安裝的循環(huán)鐵燃料系統(tǒng)每年可為生產1500萬瓶啤酒提供燃料。