Tehnologie alternativă de stocare și generare a energiei sub formă de metan „regenerabil”

Ioan ȘTEFĂNESCU, Mihai VARLAM, Elena CARCADEA

Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare pentru Tehnologii Criogenice și Izotopice – ICSI Rm. Vâlcea

Energia ocupă un loc vital în lumea modernă. Un nou concept de tehnologie alternativă de stocare și generare a energiei sub formă de metan regenerabil s-a investigat în ultimii ani. Lucrarea prezintă acest concept bazat pe utilizarea H2 obținut din energii regenerabile pentru a transforma în mod eficient CO2 în scopul reducerii gazelor cu efect de seră și obținerii gazului metan sintetic. Acesta poate fi stocat în rețeaua existentă și utilizat ulterior în aplicații diverse. Principala idee ce decurge din acest nou concept se referă la închiderea „lanțului” global în ceea ce privește furnizarea energiei prin crearea unei bidirecționalități între sistemele de furnizare a energiei electrice și a gazului metan. Lucrarea subliniază impactul științific și tehnologic așteptat și avantajele semnificative ce decurg din utilizarea acestui nou concept.

1. Introducere

Una dintre problemele civilizației noastre, problemă care a revenit pe primul plan al preocupărilor oamenilor de știință, este asigurarea energiei necesară pentru activitățile ce condiționează evoluția progresivă a societății. Se poate spune că energia este în același timp o soluție și o problemă pentru dezvoltarea durabilă, deoarece facilitează progresul, dar este și cauza majoră a poluării și a altor prejudicii aduse sănătății oamenilor și mediului.

Dezvoltarea, integrarea și promovarea tehnologiilor energetice bazate pe surse regenerabile reprezintă un obiectiv primordial al politicilor energetice mondiale care, în contextul dezvoltării durabile, au ca scop creșterea siguranței în alimentarea cu energie, promovarea unei structuri energetice care să conducă la creșterea eficienței tehnologiilor propuse, la reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră și implicit la protejarea mediului înconjurător. Tehnologiile energetice bazate pe surse regenerabile și hidrogen au un uriaș potențial și pot juca un rol major în sistemul energetic mondial.

Și în România promovarea și integrarea sistemelor și tehnologiilor energetice durabile constituie o prioritate în activitățile de cercetare fundamentală și testare experimentală.

Amploarea provocărilor viitoare necesită eforturi suplimentare și un angajament pe termen lung pentru rezolvarea tuturor provocărilor ce apar în dezvoltarea și exploatarea sistemelor energetice.

Marele dezavantaj care limitează utilizarea energiilor regenerabile pentru producerea de energie electrică este dat de caracterul fluctuant și intermitent al acestora: viteza vântului sau radiația solară suferă fluctuații diurne, sezoniere sau anuale și sunt produse discontinuu.

Ca urmare, scopul declarat al cercetătorilor din întreaga lume în ceea ce privește sectorul energetic este de a dezvolta medii de stocare, care permit rezolvarea acestor dezavantaje și închiderea „lanțului” global în ceea ce privește furnizarea energiei provenită din surse regenerabile.

Un nou concept s-a dezvoltat în ultimii ani. Acest concept vizează utilizarea hidrogenul obținut din energii regenerabile pentru a transforma în mod eficient dioxidul de carbon (CO2) în scopul reducerii emisiilor provenite de la gazele cu efect de seră. Se obține astfel gaz metan sintetic care poate fi stocat în rețeaua existentă și poate fi utilizat în aplicații diverse. Punctul forte al acestui concept îl reprezintă bi-direcționalitatea creată între sistemul de furnizare a energiei electrice și sistemul/infrastructura de furnizare a gazului metan care poate asigura sustenabilitatea sistemului energetic.

Avantajul principal al acestui nou proces îl reprezintă stocarea energiei verzi pentru o utilizare viitoare. Stocarea energiei din surse regenerabile ca și gaz natural sintetic reprezintă astfel o opțiune ce poate contribui la asigurarea durabilității sistemului energetic. Aplicarea acestui proces, de asemenea, contribuie la asigurarea autonomiei energetice, și permite țărilor care au o bună infrastructură pentru gazul metan să evite alte probleme, precum importurile instabile de gaze naturale. fiări precum Germania sau Marea Britanie, în care infrastructura de gaz metan este robustă și compatibilă cu gazul metan sintetic, pot stoca cu ușurință o cantitate suficientă de energie din surse regenerabile sub formă de gaz, astfel ca perioadele de instabilitate pentru energia regenerabilă să nu aibă consecințe negative pentru sistemul energetic.

2. Tehnologie alternativă de stocare a energiei sub formă de metan „regenerabil”

Printre opțiunile cele mai durabile în ceea ce privește energiile regenerabile se numără energia eoliană și energia solară, surse promițătoare datorită ecologității și infinității lor.

Datorită intermitenței în producerea energiei electrice și faptului că sistemul centralizat necesită furnizarea de energie în mod constant, putem spune că abilitatea de a stoca eficient și ieftin energia poate rezolva una dintre cele mai mari provocări ale energiei regenerabile.

stefanescu_ioan1
Figura 1. Procesul de obtinere a gazului metan din energii regenerabile

Stocarea energiei ar permite „aplatizarea” vârfurilor de putere și „umplerea” golurilor care apar în utilizarea de energie din surse regenerabile. În realitate, acest lucru înseamnă că energia electrică este stocată atunci când se produce în cantități prea mari, urmând să fie consumată mai târziu, când nu este suficientă energie disponibilă.

Stocarea eficientă a energiei devine unul dintre cele mai spectaculoase și sensibile domenii de activitate, dezvoltarea procedeelor, echipamentelor și tehnologiilor de conversie și stocare fiind o condiție exclusivă pentru utilizarea competitivă a tuturor surselor regenerabile de energie.

În prezent, stocarea energiei sub forma energiei potențiale a apei este una dintre cele mai utilizate tehnologii de stocare a energiei, deși și alte tehnologii sunt disponibile. Din păcate însă capacitatea de stocare a tehnologiilor existente este limitată, astfel că cercetătorii caută tehnologii alternative, unele dintre ele fiind cu adevărat promițătoare.

Articolul integral il puteti citi in editia tiparita a revistei Electricianul nr. 4/2014.

Share