Блокноти General Foundation CSIC Digital Edition

RAFAEL MOLINER

Вища рада з наукових досліджень (CSIC)


викопного палива

Основні проблеми у використанні енергії
Основними викликами, на які людство має відповісти протягом цього століття для забезпечення свого сталого розвитку, є: зменшення енергоємності ВВП, забезпечення енергопостачання та розмежування споживання енергії з викидами СО2.


Зменшити енергоємність ВВП: збільшити енергоефективність
Якби економіки, що розвиваються, мали збільшити свій ВВП до рівня нинішніх розвинених економік з однаковою енергоємністю, потреба в енергії зросла б нестійко. Тому необхідно підвищити ефективність використання енергії. Підхід до екоефективної енергетичної моделі повинен здійснюватися з чотирьох основних підходів: а) продукція: підвищення ефективності продукту протягом усього його життєвого циклу, від сировини до утворених відходів; б) процеси: оптимізація виробничих процесів шляхом застосування нових технологій та вдосконалення управління ресурсами; Пошук нових енергетичних ресурсів та їх належне управління є суттєвими осями екології людського виду c) процедури: впроваджувати процедури, що обслуговують різні сектори, щоб знання найкращих доступних методів дійшло до всіх зацікавлених агентів; і г) сприяння та розповсюдження заходів для отримання максимально можливого мультиплікативного ефекту.


Забезпечення енергозабезпечення: диверсифікація ресурсів та постачальників та просування корінних ресурсів
Прогнози щодо джерел енергії свідчать про те, що протягом першої половини цього століття світовий енергетичний кошик і надалі складатиметься переважно з викопного палива. Протягом періоду, тривалість якого важко визначити, але який буде вимірюватися десятиліттями, відновлювані джерела енергії збільшать свою частку участі, що значною мірою допоможе вирішити проблему постачання. Однак цей процес переходу від викопного палива до відновлюваних джерел дуже складний і повинен здійснюватися таким чином, щоб світова економіка та соціальні системи, які вона підтримує, не зазнавали неприйнятного збільшення енергетичних витрат. З іншого боку, це слід робити з урахуванням особливостей відновлюваних джерел енергії з точки зору коливань та відсутності прогнозів у постачанні.


Нерозрізне споживання енергії від викидів CO2
Щоб досягти успіху у цій третій проблемі, доведеться впроваджувати нові технології, спрямовані на зменшення викидів CO2 при використанні викопного палива та підвищення ефективності використання відновлюваних ресурсів та їх зберігання, щоб зменшити витрати та забезпечити стабільність поставок. Для кращого сприйняття того, куди слід спрямовувати зусилля, необхідно знати, які сектори є основними викидами СО2.

Рішення для виробництва електроенергії. Горючі корисні копалини
Прогнози виробництва електроенергії вказують на те, що у всьому світі воно і надалі буде вироблятися переважно з викопного палива, зокрема вугілля. Причину цього слід шукати в інтенсивному використанні цього ресурсу, який збираються використати Китай та Індія, а також США.

Застосування викопного палива пояснюється тим, що вони мають великі переваги: ​​низькі витрати, промислові приміщення, пристосовані до їх використання та за відомими цінами, та простота зберігання. Однак він також представляє серйозні відновлювані джерела енергії (ВДЕ), які можуть покрити 50% світового попиту на енергію до середини цього століття, і цю мету починають переслідувати незручні установи та уряди, такі як той факт, що ресурси обмежені та зосереджені в певні географічні райони, і які виробляють високі викиди СО2, з подальшим збільшенням парникового ефекту та викликом зміни клімату.

Постає питання, чи можна використати його переваги та подолати недоліки. Відповідь: так, шляхом захоплення та секвестрування викидів CO2 (CCS). За допомогою цієї технології СО2 відокремлюється і уловлюється із штабних газів і після його стиснення переноситься в геологічні поглиначі, де він мінералізується.

CCS - це технологія, яка вже комерційно розроблена, і в усьому світі існує кілька об'єктів, хоча вони пов'язані з видобутком природного газу та виробництвом водню шляхом реформування вуглеводнів. Застосування його на заводах з виробництва електроенергії все ще перебуває на докомерційному рівні, оскільки необхідні вдосконалення для зменшення витрат та підвищення ефективності, особливо при захопленні. Гази, отримані при згорянні викопного палива з повітрям, містять від 4% до 16% CO2. Отже, необхідно відокремити CO2 від решти супроводжуючих його газів, головним чином азоту, перед тим, як приступити до його геологічного секвестрування. В даний час існують різні процеси захоплення, кожен із яких має свої переваги та недоліки, тому не можна визначити, який із них буде запроваджений у майбутньому. Ці процеси класифікуються на три групи залежно від стадії, на якій здійснюється захоплення: до, під час або після горіння. Наша країна є піонером у цій технології, насправді вона була обрана ЄС для розміщення в Компостіллі (Леон) одного з двадцяти об'єктів, які хочуть впровадити в Європі з цією технологією до 2020 року.




Відновлювані джерела енергії. Відновлювані джерела енергії
(EERR) може покрити 50% світового попиту на енергію до середини цього століття, і цю мету починають переслідувати установи та уряди. Однак розвиток все ще дуже нерівномірний, зосереджений у кількох країнах і заснований на декількох технологіях. Хоча є приклади того, як запровадження стимулів та політики щодо преміальних тарифів на електроенергію посилили сектор вітроенергетики в деяких країнах, таких як Німеччина та Іспанія, реальність така, що масове проникнення відновлюваних джерел енергії вимагає ряду технологічних етапів, що дозволяють прискорити весь процес.

Енергія вітру зосереджує свої завдання на вдосконаленні прогнозування вітру, розробці великих вітрових турбін, впровадженні в складних рельєфах та екстремальних умовах, а також розвитку розподіленої енергії вітру з малими вітрогенераторами. У галузі біомаси необхідно сприяти зростанню енергетичних культур, передовим технологіям термічного та термохімічного використання, а також виробництву біоетанолу та біодизелю із нетрадиційних та недорогих сортів рослин.

Сонячна енергія представляє велику кількість технологічних варіантів, що мають розвиток для просування. У фотоелектриці підвищення ефективності є пріоритетом, а також зменшення матеріалу за рахунок використання тонких листів або використання Впровадження електромобілів значною мірою залежатиме від вдосконалення систем накопичення енергії, що займаються концентрацією сонячних батарей. Для сонячної термоелектричної енергії важливим є впровадження перших комерційних установок та перехід до прямого виробництва пари та широкомасштабних систем накопичення тепла.

CSIC підтримує активні групи в різних напрямках досліджень. У галузі вітроенергетики вона впроваджує технології на основі надпровідників, що дасть можливість розробити низьковагові генератори, дуже придатні для установки у вітряних турбінах. У галузі фотоелектрики передбачається передача необхідних знань для збільшення швидкості навчання в цій галузі, досягаючи необхідного зниження витрат, щоб забезпечити масове проникнення цієї технології.

У термосонячній або концентраційній областях проводяться роботи над новими матеріалами, які дозволяють підвищити температуру теплоносіїв до 600ºC, що значно збільшить ефективність рослин.

Реалізація концепції розподіленого сховища вимагатиме розробки так званих розумних мереж, набагато складніших, ніж нинішні, і для їх реалізації потрібні конкретні НДДКР.


Впровадження електромобілів значною мірою залежатиме від вдосконалення систем накопичення енергії. Нові літій-іонні акумулятори забезпечують автономність у середовищі 80-100 км, і вже оголошено про вдосконалення, які можуть подвоїти це значення. Однак, як очікується, значний стрибок відбудеться із введенням Li-air акумуляторів, що дозволить забезпечити щільність енергії, близьку до густини бензину, хоча комерціалізація цього типу батарей все ще потребує дуже важливих технологічних вдосконалень. У цьому контексті, найпоширенішою конфігурацією електромобіля буде так звана ER-VE, електричний транспортний засіб з розширеною автономністю, в якому автономність забезпечується паливом, що живить генератор, який, у свою чергу, заряджає акумулятор під час Березень. У цьому сценарії особливої ​​уваги заслуговує розвиток водню як нового енергетичного вектора для заміщення похідних нафти та заміна нинішніх механічних генераторів на такі, що базуються на електрохімічних принципах, так звані паливні елементи. У цій галузі є ще важливі технологічні завдання, які потрібно вирішити.

В даний час CSIC підтримує активні групи в рамках досліджень, які прагнуть відповісти на згадані вище науково-технічні виклики. У більшості випадків дослідження розробляється в рамках європейських проектів.


Що стосується виробництва водню шляхом електролізу, розробляються нові електрокаталізатори для лужних електролізерів, метою яких є зменшення витрат шляхом заміни платини іншими металами, такими як нікель, та підвищення ефективності використання металевих наночастинок на аноді і на катоді. У виробництві природного газу впроваджуються нові каталізатори парового та автотермічного риформінгу. Подібним чином вводяться в дію нові процеси, в яких викиди СО2 мінімізуються за рахунок термокаталітичного розкладання природного газу, DTC. У галузі літій-іонних акумуляторів випробовуються нові графітні матеріали для анода, які дозволяють збільшити ємність для оборотного зберігання літію. На стороні катода розробляються нові змішані оксиди металів, які покращують експлуатаційні характеристики тих, що використовуються в даний час. Дослідження також поширюється на використання іонних рідин в якості електролітів, замінюючи поточні органічні середовища, що значно підвищить їх безпеку.

У галузі Li-air батарей вивчаються нові сплави літію для анода та нові катоди для відновлення кисню. Подібним чином розробляються пристрої для захоплення сухого кисню з повітря. Ці нові підходи поєднуються з використанням іонних рідин як електроліту.

Суперконденсатори також перебувають під слідством. Ці електрохімічні пристрої забезпечують набагато вищі зарядні та розрядні потужності, ніж акумулятори, хоча вони акумулюють менше енергії, тому їх спільне використання забезпечить великі переваги. Вони шукають вуглецеві матеріали, низьку вартість і високу ефективність, які в поєднанні з використанням іонних рідин покращують експлуатаційні характеристики.

З іншого боку, в області паливних елементів дослідження спрямовані на каталізатори, що зменшують або уникають використання платини, а також на нові матеріали для протонообмінних мембран, що дозволяють підвищити робочу температуру та підвищити їх довговічність. Загальна ефективність роботи всіх цих пристроїв залежить від їх інтегрованого управління, для чого вивчаються електронні системи управління автомобілем. У цій лінійці досліджуються низьковагові, високоефективні та легко переробляються матеріали, що значно підвищить загальну ефективність всього життєвого циклу автомобіля. Нарешті, розробка елементів стабілізації та накопичення енергії, заснованих на надпровідниках, дозволить зробити якісний стрибок у розвитку інтелектуальних мереж, що дозволить ефективно управляти попитом та пропозицією.

Профіль: Рафаель Молінер

Професор-дослідник в CSIC, в даний час він є координатором Департаменту хімії та хімічних технологій CSIC, який об'єднує загалом дванадцять інститутів з понад 360 дослідниками.

Він є директором дослідницької групи "Переробка палива" Сарагоського карбохімічного інституту. Його напрямки досліджень пов’язані з чистим та ефективним використанням викопного палива та розробкою нових матеріалів, що застосовуються в енергетиці та навколишньому середовищі. Він керував численними дослідницькими проектами та опублікував понад 140 статей у високоефективних журналах SCI (Science Citation Index). Він є співавтором чотирьох патентів та режисером 10 докторських дисертацій.

Він був членом різних комітетів з управління, оцінки та перспективного аналізу досліджень та розробок в енергетичному секторі. Серед них варто виділити ту, яка підготувала Арагонську стратегію щодо зміни клімату, для уряду Арагони та Білу книгу Інституту досліджень змін клімату, для Міністерства науки та інвалідів та Міністерства навколишнього середовища та сільських територій та морські справи. член Виконавчої комісії Національного центру водню, що базується в Пуертольяно, та Ради керуючих I2C2, що базується в Сарагосі

  • ® Загальний фонд CSIC.
    Всі права захищені.
  • Ліхнос. ISSN: 2171-6463 (друкована редакція іспанською мовою),
    2172-0207 (англійська друкована редакція) та 2174-5102 (цифрова редакція)
  • Конфіденційність та юридичне повідомлення
  • Зв'язок
  • csic
  • Банк Сантандер
  • Фундамент BBVA
  • Соціальна робота Фонду La Caixa
  • Фонд Франциска Рамона Аресеса

Вам подобається те, що ми робимо? Слідуй за нами у будь-який час, до кінця Facebook, Twitter Y Youtube