Создана гелиосистема, вырабатывающая топливо из воздуха и солнечного света

Ученые Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) разработали экспериментальное устройство, способное вырабатывать топливо из солнечного света и воздуха. Новая установка улавливает углекислый газ и влагу из атмосферы и использует солнечную энергию для преобразования ее в синтез-газ,

Человечеству еще предстоит проделать большую работу по переходу на электротранспорт, водород, топливные элементы и другие устойчивые формы энергии. И для этого потребуется значительная модернизация действующей инфраструктуры, что может замедлить продвижение.

На пути к безуглердной экономике компромиссным решением мог бы стать синтетический продукт, который будет также сжигаться, как углеводороды, но производится из возобновляемых источников, таких как биомасса, отходы или атмосферный углерод. Это поспособствует постепенному переходу к нейтральности от существующих технологий в транспортной области и промышленности без резкого отказа от них.

В своей работе ученые ETH Zurich построили и протестировали новую систему, которая может производить топливо, используя только солнечный свет и воздух. Этот продукт является углеродно-нейтральным, поскольку при его сгорании выделяется ровно столько CO2, сколько было первоначально взято из воздуха.

Устройство состоит из трех основных узлов: блока прямого улавливания воздуха, окислительно-восстановительного блока на солнечной энергии и блока преобразования газа в жидкость. Первый всасывает окружающий воздух и использует адсорбцию для удаления из него углекислого газа и воды, которые поступают во второй блок, где для запуска химических реакций задействуется солнечная энергия.

Параболический концентратор в 3000 раз фокусирует солнечный свет на солнечном реакторе, создавая температуру около 1500° C. Внутри реактора находится керамическая конструкция из оксида церия, которая поглощает кислород из поступающего диоксида углерода и воды, производя водород и оксид углерода – синтез-газ. Полученное соединение можно собирать для использования или направлять в третью установку, где оно превращается в жидкое углеводородное топливо, такое как керосин или метанол.

Для проверки жизнеспособности идеи исследователи установили небольшую экспериментальную систему мощностью 5 кВт на крыше здания. Работая семь часов в день на непостоянном солнечном свете устройство могло производить 32 мл метанола каждый день.

Полученный результат показывает, что концепция может быть расширена до коммерческого производства. Предполагается, что промышленная установка будет выглядеть как солнечная тепловая электростанция с полем концентраторов, фокусирующих солнечный свет на центральную башню. Ученые подсчитали, что крупномасштабный завод из десяти таких установок на 100 МВт солнечной энергии, сможет производить 95 000 литров керосина в день. Этого достаточно, чтобы добраться из Лондона в Нью-Йорк и обратно на крумно пассажирском самолёте вроде Airbus A350.

Согласно этим подсчетам, чтобы покрыть всю потребность авиации в керосине потребуется около 45 000 км2 солнечных электростанций. Тем не менее, высокие первоначальные затраты на создание таких заводов сделают новое топливо более дорогим, чем ископаемые альтернативы, поэтому для их запуска потребуются субсидии и поддержка, что может замедлить их внедрение.