Επιστήμονες διερευνούν πώς η σκόνη σιδήρου θα μπορούσε να μετασχηματίσει την αποθήκευση και τη μεταφορά ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές, δίνοντας παράλληλα έναν νέο σκοπό σε παλαιωμένες μονάδες παραγωγής ενέργειας από άνθρακα.
Η νέα μελέτη
Σύμφωνα με νέα μελέτη από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καρλσρούης (KIT), η σκόνη σιδήρου θα μπορούσε να συμβάλει στη μετατροπή παλαιών σταθμών παραγωγής ενέργειας από άνθρακα σε πηγές κλιματικά ουδέτερης ηλεκτρικής ενέργειας. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι αυτό το ανακυκλώσιμο καύσιμο θα μπορούσε να βοηθήσει στη διατήρηση της σταθερότητας του ενεργειακού εφοδιασμού στην Ευρώπη κατά τη διάρκεια παρατεταμένων περιόδων με ασθενείς ανέμους και περιορισμένη ηλιοφάνεια — ιδιαίτερα σε περιοχές όπου οι άλλες μορφές αποθήκευσης ενέργειας είναι περιορισμένες.
Η διαδικασία βασίζεται σε έναν κύκλο κατά τον οποίο η σκόνη σιδήρου καίγεται για την παραγωγή θερμότητας, με αποτέλεσμα τον σχηματισμό οξειδίου του σιδήρου, γνωστού κοινώς ως σκουριά. Στη συνέχεια, το υδρογόνο —το οποίο παράγεται με χρήση ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές— μπορεί να αφαιρέσει το οξυγόνο από το οξείδιο του σιδήρου, αποκαθιστώντας το μέταλλο ώστε να μπορέσει να χρησιμοποιηθεί ξανά. «Η διαδικασία αυτή λειτουργεί ως ένας κύκλος που δεν εκλύει διοξείδιο του άνθρακα ούτε άλλες ουσίες επιβλαβείς για το περιβάλλον», δήλωσε η Julia Schuler από το Ινστιτούτο Βιομηχανικής Παραγωγής (IIP) του KIT.
Μετατροπή σταθμών παραγωγής ενέργειας από άνθρακα σε εγκαταστάσεις που λειτουργούν με σκόνη σιδήρου
Ένα πιθανό πλεονέκτημα είναι ότι η σκόνη σιδήρου θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί σε υφιστάμενους σταθμούς παραγωγής ενέργειας από άνθρακα, χωρίς να απαιτείται αντικατάσταση του συνόλου του εξοπλισμού τους. «Κατά την καύση, η σκόνη σιδήρου συμπεριφέρεται με τρόπο πολύ παρόμοιο με τον άνθρακα. Θέλαμε να εξετάσουμε αν είναι εφικτή η επαναχρησιμοποίηση των υφιστάμενων σταθμών άνθρακα για καύση σιδήρου», ανέφερε η Schuler.
Σύμφωνα με την ίδια, οι περισσότερες τροποποιήσεις θα αφορούσαν τον εξοπλισμό που είναι υπεύθυνος για την παραγωγή θερμότητας. Άλλα βασικά στοιχεία της εγκατάστασης —όπως οι ατμοστρόβιλοι, οι γεννήτριες και οι συνδέσεις με το ηλεκτρικό δίκτυο— θα μπορούσαν να παραμείνουν σε λειτουργία. Η Γερμανία ενδέχεται να είναι ιδιαίτερα κατάλληλη για αυτή την προσέγγιση, δεδομένου του μεγάλου αριθμού σταθμών παραγωγής ενέργειας από άνθρακα που διαθέτει, καθώς και της δυνατότητας διατήρησης των υφιστάμενων δικτύων θέρμανσης και άλλων υποδομών.
Μεταφορά ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές χωρίς αγωγούς υδρογόνου
Η σκόνη σιδήρου θα μπορούσε επίσης να προσφέρει έναν πρακτικό τρόπο μεταφοράς ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές σε μεγάλες αποστάσεις. Η ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από παράκτια αιολικά πάρκα ή ηλιακές εγκαταστάσεις σε ερημικές περιοχ Σε αντίθεση με το υδρογόνο, το οποίο απαιτεί εξειδικευμένους αγωγούς, τερματικούς σταθμούς εισαγωγής και υπόγειες εγκαταστάσεις αποθήκευσης, η σκόνη σιδήρου είναι σχετικά εύκολη στη μεταφορά και την αποθήκευση για μεγάλα χρονικά διαστήματα. Αυτό θα μπορούσε να μειώσει τις επενδύσεις σε υποδομές που απαιτούνται για τη μεταφορά ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές μεταξύ διαφορετικών περιοχών. Το πλεόνασμα ηλεκτρικής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές, που παράγεται εντός της Ευρώπης, θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί για την αναγέννηση σιδήρου σε τοπικό επίπεδο, μέσω ενός ενδιάμεσου σταδίου παραγωγής υδρογόνου.
Υπολογιστικά μοντέλα αποκαλύπτουν πού θα μπορούσε να φανεί πιο χρήσιμος ο σίδηρος
Για να διερευνήσουν τις δυνατότητες αυτής της τεχνολογίας, επιστήμονες του KIT αξιοποίησαν ευρήματα από το ερευνητικό έργο «Clean Circles». Στο πλαίσιο μιας μελέτης που χρηματοδοτήθηκε από το Ίδρυμα Ενεργειακής Έρευνας της Βάδης-Βυρτεμβέργης (Stiftung Energieforschung Baden-Württemberg), επέκτειναν το καθιερωμένο ενεργειακό μοντέλο PERSEUS, συμπεριλαμβάνοντας σε αυτό σταθμούς παραγωγής ενέργειας που λειτουργούν με σίδηρο, εγκαταστάσεις για την αναγέννηση του σιδήρου, καθώς και τις απαραίτητες υποδομές για την αποθήκευση και τη μεταφορά του.
Στη συνέχεια, οι ερευνητές προσομοίωσαν την ανάπτυξη ενός κλιματικά ουδέτερου ευρωπαϊκού ενεργειακού συστήματος έως το 2050, συγκρίνοντας τον σίδηρο με ανταγωνιστικές τεχνολογίες, όπως οι μπαταρίες, η αποθήκευση υδρογόνου και οι σταθμοί παραγωγής ενέργειας με υδρογόνο. Σε όλα τα σενάρια που εξετάστηκαν, οι σταθμοί παραγωγής ενέργειας με σίδηρο εμφανίστηκαν στο ενεργειακό σύστημα με το χαμηλότερο κόστος, αν και τα αποτελέσματα δεν υποδηλώνουν ότι ο σίδηρος θα αντικαταστήσει το υδρογόνο.
Τα μεγαλύτερα οφέλη προέκυψαν για χώρες με περιορισμένους υδροηλεκτρικούς πόρους ή ελάχιστες κατάλληλες τοποθεσίες για την υπόγεια αποθήκευση υδρογόνου. Σε αυτές τις περιοχές, ο σίδηρος θα μπορούσε να συμβάλει στη διατήρηση του εφοδιασμού με ηλεκτρική ενέργεια κατά τη διάρκεια παρατεταμένων περιόδων μειωμένης παραγωγής από αιολικές και ηλιακές πηγές. Θα μπορούσε επίσης να μειώσει την πίεση στους αγωγούς υδρογόνου και τις εγκαταστάσεις εισαγωγής, σε περιπτώσεις όπου η χωρητικότητά τους καθίσταται περιορισμένη.
Οι προκλήσεις που θα μπορούσαν να καθορίσουν το μέλλον του σιδήρου
«Ο σίδηρος ενδέχεται να διαδραματίσει έναν πολύ ιδιαίτερο, αλλά οικονομικά σημαντικό ρόλο στην επίτευξη της κλιματικής ουδετερότητας και στη διασφάλιση της αξιόπιστης διαθεσιμότητας ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές», δήλωσε ο Schuler.
Οι προσομοιώσεις δείχνουν ότι ο σίδηρος θα μπορούσε να συμπληρώσει το υδρογόνο σε ένα κλιματικά ουδέτερο ενεργειακό σύστημα, αλλά η πρακτική του ανταγωνιστικότητα θα εξαρτηθεί από το πώς αυτές οι διεργασίες εκτελούνται εκτός του μοντέλου.
www.worldenergynews.gr
