Kolik plochy by solární termochemie potřebovala k výrobě veškerého leteckého paliva?
- RedIR
- 26. 10. 2023
- Minut čtení: 4
Výzkumníci zkoumají geografické oblasti s nejlepším solárním zdrojem a nejkonkurenceschopnějším financováním pro dodávku uhlíkově neutrálního leteckého paliva.
Nejnovější údaje o spotřebě leteckého paliva za rok ukazují, že svět spotřebuje ročně zhruba 300 megatun leteckého paliva, vyráběného z fosilních paliv. Avšak budoucnost s omezenými emisemi uhlíku vyžaduje představit si svět, který může vyrábět tolik leteckého paliva pro komerční letadla, ale bez emisí uhlíku.
Slibnou technologií je solární termochemie, kde se používají velké solární pole zrcadel ke koncentraci slunečních paprsků na velmi vysoké teploty v solárním reaktoru, což katalyzuje přeuspořádání molekul CO2 a H2O na syntetické uhlovodíky (viz náš jiný článek), ze kterých nakonec lze vyrobit letecké palivo.
Vzhledem k potřebě velkých solárních polí bude výroba uhlíkově neutrálního (nejen) leteckého paliva vyžadovat plochu v slunných pouštních oblastech. Kolik plochy by bylo potřeba k výrobě světového leteckého paliva pomocí solárního reformování?
Do roku 2030 plánuje startup Synhelion, který se touto problematikou zabývá, provozovat přibližně 100 malých zařízení, která budou ročně vyrábět asi 5 megatun solárního paliva pomocí solární verze tradičního reformovacího procesu za odhadovanou cenu paliva mezi 50 centy a 1 dolarem za litr.
Podle technického ředitele a spoluzakladatele Synhelionu Philippa Furlera by, pokud by těchto 100 zařízení bylo v jednom místě na světě, celková potřeba plochy byla přibližně 80 km². A výroba celkové světové spotřeby 300 megatun ročně na jednom místě by pomocí solárního reformování vyžadovala asi 5 000 km².
Jedno výrobní místo solárního paliva o rozloze 5 000 km² v jakékoli dobré solární oblasti - například od Seminole po Lamesu v Texasu - by mohlo pokrýt celou světovou poptávku po leteckém palivu pomocí solárního reformování. Solární reformování metanu snižuje emise uhlíku o 50 %, protože teplo potřebné pro termochemii je vytvářeno solární energií.
Firma současně pracuje na 100% uhlíkově neutrálním leteckém palivu do roku 2030. Tento pokročilejší termochemický proces vyrábí letecké palivo z CO2 a H2O přímo získaného ze vzduchu. Protože tento proces vyžaduje vyšší teploty, bude vyžadovat mnohem více prostoru pro solární sklizeň.
"Pokud bychom chtěli pokrýt celou světovou poptávku po leteckém palivu pomocí CO2 - neutrálního paliva z čistého rozkladu H2O/CO2, potřebovali bychom asi 50 000 km²," vypočítal Furler.
Jak by to vypadalo v některých z nejvhodnějších míst na světě? Pokud by jedna "solární rafinerie" vyráběla veškeré letecké palivo potřebné pro celý svět z CO2 + H2O získaného ze vzduchu pomocí solární energie - vše na jednom místě, solární pole by například sahalo od Paraburdoo po Capricorn v západní australské poušti.
Ale samozřejmě by žádná jedna země nevyráběla celou světovou poptávku. Země, které by mohly, by se rozhodly vyrábět alespoň pro své vlastní domácí potřeby a tak by bylo postaveno mnoho těchto solárních "rafinerií" po celém světě. "Předpokládáme, že mnoho menších zařízení by bylo rozmístěno po celém světě, ve všech slunných oblastech."
Které oblasti jsou nejvhodnější?
Studie Geografický potenciál výroby solárního termochemického leteckého paliva ukazuje, které země by mohly vyrábět své vlastní solární letecké palivo, nebo dokonce celou světovou poptávku, ze slunečního svitu a CO2 a H2O ve vzduchu. Bere v úvahu solární zdroj, přístup k pobřeží pro lodní dopravu paliva, a zda je dostatek vhodného prostoru, který není vyžadován pro jiná využití, jako jsou města, zemědělství, průmysl a lesnictví.
Studie zjistila, že mnoho analyzovaných zemí by mohlo snadno vyrábět pouze svou vlastní domácí poptávku, čímž by zajišťovalo svou vlastní dodávku a splňovalo své národní závazky snižování emisí skleníkových plynů. Deset zemí by mohlo vyrábět celou světovou poptávku.
Z nich by některé země mohly vyrábět více než 100 procent světových potřeb: Austrálie by mohla až 18krát uspokojit aktuální světovou poptávku. Pouštní země jako Alžírsko a Saúdská Arábie by mohly vyrábět čtyři až pětkrát více, a pouze ze svého jihozápadu by USA mohly vyrábět téměř dvaapůlkrát více, než je nyní potřeba.
„Vše lze udělat v jedné zemi. Můžete vyrábět hodně paliva na relativně malé ploše. Samozřejmě to znamená, že máte míle a míle těchto zařízení někde, ale byla by to degradovaná půda. Můžete stavět v poušti, to je nejlepší místo a nemusíte být blízko měst, takže byste nerušili mnoho lidí,“ říká Christoph Falter, autor studie.
„Ale záleží také na finanční infrastruktuře. Například ve slunných oblastech v USA nebo v Austrálii můžete vyrábět palivo levněji, protože si můžete v těchto zemích levněji půjčovat.“
Studie jsou stanoveny v tom bodě budoucnosti, kdy termochemická konverzní účinnost dosáhla alespoň 15 %, čímž se stávají jejich výrobní náklady konkurenceschopné. Vyšší účinnosti dále snižují náklady.
„Ukazujeme přímý vliv účinnosti na náklady. Například jsme zjistili, že aby USA mohly vyrábět svou vlastní poptávku po leteckém palivu, což je 770 milionů tun ročně, jakmile dosáhneme účinnosti 15 procent, bylo by to méně než 2 eura za litr (€/L),“ řekl Falter. „A výroba celé světové poptávky v USA by byla kolem této hranice 2 eur.“
Výzkumníci solárního termochemického leteckého paliva potřebovali asi 5 let, než se z 1 % dostali na 5 % konverzní účinnosti, takže se dá očekávat, že tyto milníky účinnosti by mohly být dosaženy kolem roku 2030, protože vylepšení mají tendenci se v čase zrychlovat s rozvojem rozsahu výzkumných a vývojových fondů.
Austrálie se svou malou domácí poptávkou po leteckém palivu, ale obrovskou prázdnou západní pobřežní pouští je jednou z oblastí nejvhodnějších pro dodávku celosvětové poptávky po 100 % solárním leteckém palivu. „Ale i tam jsou náklady poměrně podobné: těsně pod 2,1 €/L, jakmile dosáhneme účinnosti 15 procent, až k trochu více než 1,7 €/L, jakmile dosáhneme účinnosti 25 procent,“ poznamenal Falter.
„Zvýšení účinnosti z 15 na 25 procent snižuje výrobní náklady o asi 20 procent. V základním případě by celosvětová poptávka po leteckém palivu mohla být pokryta náklady mezi 1,58 a 1,83 €/L s výrobními místy v Jižní Americe, Spojených státech a ve Středomoří.“
Porovnání finanční infrastruktury umožňuje budoucí investiční rozhodnutí
Je třeba zahrnout i další faktory, jako jsou úrokové sazby půjček a míra inflace. Oblasti v USA a Austrálii a středomořské země, jako Španělsko a Izrael mají nejlepší podmínky na světě, vhodnou pobřežní infrastrukturu pro lodní dopravu paliva a stabilní výpůjční prostředí s vyváženým průměrným nákladem na kapitál (WACC).
Jak už bylo řečeno, pokud účinnost solárních reaktorů dosáhne 15 %, což je reálné v horizontu 5-7 let, výrobní náklady leteckého solárního paliva mohou být konkurenceschopné s dnešními podmínkami. A bez strategické závislosti na zejména politicky nestabilních regionech těžby paliv fosilních.
