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.