Jedzą prąd, wydalają metan
Na Pennsylvania State University powstał interesujący sposób na przechowywanie energii. Szczególnie przyda się on w przypadku źródeł odnawialnych. Jak wiemy, źródła te są bardzo "kapryśne". Wiatry wieją nieregularnie, a Słońce nie świeci w nocy. Czasami możemy więc pozyskać z tych źródeł nadmiar energii, którą jest trudno przechowywać, a czasami doświadczymy niedoboru.
Bruce Logan i jego zespół odkryli, że bakterie z gatunku Methanobacterium palustre potrafią pozyskiwać metan z... prądu elektrycznego. Gdy umieścić je na katodzie, mikroorganizmy używają elektronów do przetwarzania dwutlenku węgla w metan. Ten z kolei możemy zbierać, przechowywać i spalać wtedy, gdy będziemy potrzebowali dodatkowej energii. Plusem takiego rozwiązania jest fakt, że, w przeciwieństwie do procesu katalizy, nie używa ono żadnych drogich metali. System jest dość wydajny. Można w ten sposób odzyskać 80% pierwotnej ilości energii.
Nowa technika jest dopiero rozwijana, ale może mieć przed sobą bardzo obiecującą przyszłość. Z jednej strony możliwe będzie stworzenie np. przy każdej najmniejszej nawet elektrowni wiatrowej prostego systemu przechowywania nadmiarowej energii, a z drugiej - niewykluczone, że system będzie w stanie pozyskiwać CO2 z kominów elektrowni czy też wprost z powietrza, oczyszczając przy okazji atmosferę.
Komentarze (24)
lucky_one, 6 kwietnia 2009, 17:43
Ciekawy pomysł Przynajmniej do momentu kiedy bakterie będą zasilane prądem nadmiarowym z wiatru albo słońca. Bo jeśli zaczną zasilać je prądem sieciowym, to mamy straty energii oraz produkcję CO2 (oraz SO2 i całej gamy innych ciekawych rzeczy) przez elektrownię - węgiel przerabiany na prąd z wydajnością zapewne ~60%, następnie straty na przesyle prądu, i straty w przetworzeniu tego prądu na metan. Przy takim scenariuszu lepiej węgiel traktować wodorem i przerabiać na metan katalitycznie.
pogo, 6 kwietnia 2009, 19:39
zaraz zaraz... ale jak spalamy ten metan to on chyba nie zmienia się w tlen? tylko z powrotem w dwutlenek węgla... czylinie ma co liczyć tego za jakiekolwiek oczyszczanie atmosfery z tego gazu.. no chyba że myślimy w kategoriach oszczędności energii.. to może... choć chyba nei koniecznie...
a z tym przetwarzaniem energii z elektrowni w metan to nie ejst tak zły pomysł.. słyszałeś kiedyś o eketrowniach pompowo szczytowych (czy jakoś tak) one mają jeszcze gorszą wydajność a jednak się z nich korzysta...
mikroos, 6 kwietnia 2009, 19:42
Tu chyba nie chodzi o oczyszczanie z metanu, ale o stworzenie wydajnej metody konwersji energii z możliwością przechowywania np. przez noc. Takie przynajmniej mam wrażenie.
lucky_one, 6 kwietnia 2009, 22:07
Tak tak. W pierwotnym zamyśle chodzi o to, żeby nadwyżki energii (np. elektrycznej z ogniw lub wiatraków) magazynować w metanie.
I tę ideę popieram
Zaznaczyłem tylko, że zasilanie tych bakterii energią sieciową nie ma najmniejszego sensu.
@pogo - masz rację że ten metan zmienia się z powrotem w CO2 - ale dzięki takiemu rozwiązaniu przynajmniej nie produkujemy dodatkowych ilości CO2 (np z węgla), a mamy określoną ilość CO2 w stałym obiegu - jest ono nośnikiem energii słonecznej (ogniwa fotowoltaniczne) lub wiatrowej (wiatraki) w momencie gdy jest zamieniane w metan.
Słyszałem o elektrowniach pompowo-szczytowych - i z punktu widzenia fizyki, to są one czystym bezsensem. Ale naszej kochanej ekonomii zawdzięczamy, że bezsens staje się sensowny. Ich użyteczność bierze się z tego, że prąd brany do zasilania pomp, jest w nocy tańszy niż w dzień - więc przepompowuje się nocą wodę ze zbiornika niskiego do wysokiego. Za dnia woda spływa z powrotem na dół, porusza turbiny i generowany jest prąd - mniejsze ilości niż ten który został zużyty do przepompowania wody, bo żaden proces na Ziemi nie zachodzi ze 100% sprawnością. Ale całe to wariactwo jest opłacalne właśnie dlatego, że ta mniejsza ilość prądu wyprodukowana w ciągu dnia, kosztuje więcej niż ta większa ilość prądu zużyta w ciągu nocy. Z punktu widzenia ochrony środowiska jest to mało korzystne, bo prąd tracony przez nie-stuprocentową sprawność całego procesu musi zostać dodatkowo wyprodukowany w innych elektrowniach, co wiąże się z dodatkowymi emisjami CO2, SO2, pyłów i innego badziewia (niedużych ilości, ale jednak..)
mikroos, 6 kwietnia 2009, 22:54
Problem w tym, że stacja pompowo-szczytowa, nawet jeśli jest niedoskonała, jest najlepszym z dostępnych obecnie rozwiązań. Elektrownia nie jest w stanie ot tak sobie manipulować ilością wytwarzanej energii, więc jakoś trzeba sobie radzić z jej nadmiarem w ciągu nocy. Z dwojga złego lepiej ją zmagazynować, niż np. nagrzać wodę w rzece.
Kosooki, 7 kwietnia 2009, 06:43
lucky_one - to nie jakieś wymysły ekonomiczne ale struktura popytu i podaży energii elektrycznej powoduje stosowanie elektrowni szczytowo-pompowych. Popyt jest mocno zmienny w trakcie doby (wyróżnia się szczyty ranny, popołudniowy i wieczorny oraz zdecydowane doły, największy jest między 22 a 6 rano gdy większość śpi). Z kolei podaż jest z elektrowni pracujących w systemie ciągłym, bo wtedy uzyskuje się najwyższą sprawność i najmniejszą emisję CO2 do atmosfery, także wszelkie filtry i katalizatory spalin optymalizuje się do takiego obciążenia. Prąd z elektrowni wiatrowych, słonecznych czy wodnych nigdy nie zapewnia ciągłości dostaw, co grozi blackautem.
Elektrownia szczytowo-pompowa ma swoją nazwę od przeznaczenia - służy do dostarczania energii elektrycznej w trakcie szczytów zapotrzebowania, by nie trzeba było niepotrzebnie zwiększać mocy elektrowni pracujących w systemie ciągłym - więc funkcję ekologiczną też spełniają.
PS. Z tą ekologicznością elektrowni na źródłach odnawialnych to bardzo dziwna sprawa jest - farmy elektrowni wiatrowych wytwarzają hałas powyżej 110 dB oraz masowo giną na nich przelatujące ptaki. Na zaporach wodnych biocenoza rzeki zazwyczaj jest niszczona (ostatnim hitem ekologicznym w stanach jest likwidowanie elektrowni wodnych właśnie dla odbudowy pierwotnej biocenozy rzeki), zaś koszty utylizacji ogniw fotoelektrycznych w ekologicznym reżimie są po prostu koszmarne (dlatego elektronika najczęściej obecnie jest pakowana na statki i wygróżdżana do oceanu u wybrzeży Somalii).
Mariusz Błoński, 7 kwietnia 2009, 11:58
Co do ptaków i elektrowni wiatrowych:
http://www.kopalniawiedzy.pl/ptak-kot-elektrownia-wiatrowa-wiatrak-nietoperz-USA-2479.html
lucky_one, 7 kwietnia 2009, 17:06
Zgadzam się, że z ekologicznymi źródłami energii to w większości jest pic na wodę.. Dlatego ja ciągle powtarzam, że obecnie najlepszym źródłem energii (bilans zysków i strat, zarówno dla środowiska jak i ekonomicznie - koszty konserwacji, budowy itp) są elektrownie atomowe.
A co do elektrowni szczytowo-pompowych, to w sumie wiedziałem że przeznaczenie jest takie jak napisałeś Jedyne co, że ich nie doceniałem Także w tym względzie przyznaję Ci rację - słusznie zauważyłeś, że łatwiej dla zwykłych elektrowni będzie zoptymalizować pracę w reżimie ciągłym. A nadwyżki magazynować.
Douger, 7 kwietnia 2009, 19:29
Ciekawe jak jest z elekrowniami atomowymi. Czy tam da się w jakiś sposób "regulować" ilość wytwarzanej w danym momencie energii?
patrykus, 7 kwietnia 2009, 19:41
Nie wiem, jak to jest w tych nowoczesnych elektrowniach n-tej generacji, ale w starszych nie za bardzo było to możliwe - patrz czarnobyl.
mikroos, 7 kwietnia 2009, 19:51
Czarnobyl był ewidentną winą człowieka, a jedyną winą technologii był brak żelaznych zabezpieczeń, których nie da się sforsować nawet podczas planowanych doświadczeń. Nawet w czarnobylskiej elektrowni dało się regulować ilość wytwarzanej energii i wydajność reaktora. Osiąga się to dzięki stosowaniu rdzeni grafitowych, które ograniczają "łańcuchowość" rozpadów, tzn. pochłaniają energię powstającą podczas rozpadu i zapobiegają jej wykorzystaniu do wywołania kolejnych rozpadów. Nie zmienia to co prawda tempa zużywania samego paliwa, ale ilość wysyłanej do sieci energii da się regulować.
patrykus, 7 kwietnia 2009, 19:57
Oglądałem kiedyś jakiś dokument w którym powiedziane było, że w czarnobylu właśnie przesadzono ze zmniejszaniem poziomu produkowanej energii. Nie pamietam o co dokładnie chodziło. Być może o to że nie mogła ona się w takiej sytuacji sama napędzić (moduły chłodzenia?). Regulacja była możliwa, ale jak widać do pewnego stopnia.
mikroos, 7 kwietnia 2009, 20:01
No ale właśnie o to chodz, ze w Czernobylu popełniono katastrofalny błąd i uzależniono chłodzenie od działania samego reaktora. Po prostu, mówiąc w największym skrócie, projektanci nie przewidzieli, że ktoś może być aż tak głupi. W dzisiejszych reaktorach taka sytuacja nie ma prawa zaistnieć.
Douger, 7 kwietnia 2009, 20:26
Także bierzmy się za budowę
mikroos, 7 kwietnia 2009, 20:30
W zasadzie teraz jest ostatni dzwonek, bo jak się za to nie weźmiemy, to zwyczajnie zacznie nam brakować energii i dopiero będą jaja.
Douger, 8 kwietnia 2009, 01:02
Aż tak, źle to nie będzie. Mamy jeszcze w kij ropy, gazu i węgla. Po drugie są bardzo ciekawe zaawansowane projekty związane z nowymi źródłami energii.
mikroos, 8 kwietnia 2009, 01:04
Ropy i gazu nie starczy nam na dostarczanie energii dla całego kraju, do tego ich ceny będą rosły, a my będziemy uzależnieni od ciągłych i regularnych dostaw, co jest dla nas wybitnie niekorzystne. Inwestowanie w węgiel to z kolei nonsens z punktu widzenia długofalowej strategii - lepiej zachować go na gorsze czasy, kiedy ropy zabraknie (inna rzecz, że współpraca z polskimi górnikami ociera się o szaleństwo). A odnawialne źródła energii przez najbliższych 20 lat nie rozwiną się raczej na tyle, by zaspokoić zapotrzebowanie całego kraju wielkości Polski.
lucky_one, 8 kwietnia 2009, 08:17
Jeśli chodzi o Polskę, to odnawialne źródła energii pewnie się nawet nie rozwiną tak, żeby zasilać średniej wielkości wieś :/ A co tu dopiero mówić o kraju..
Douger, 8 kwietnia 2009, 12:09
A tu chodziło o Polskę Otóż nieprawda. Gdyby skorzystać z samej tylko geotermi mozna by zasilić niejedną Polskę. Ale technologia droga, oj droga. A najgłupszą rzeczą co można zrobić ( i to jest prawnie wymuszone na elektrowniach) jest spalanie roślin.
Mariusz Błoński, 8 kwietnia 2009, 18:29
Bardzo ogólnie rzecz ujmując: radziecki (czernobylki) typ reaktora atomowego korzystał z wody otaczającej rdzeń do wyłapywania nadmiaru elektronów. Same elektrony były spowalniane przez rdzenie. Gdy reaktor się przegrzał, woda zamieniała sie w parę, nie wyłapywała elektronów, te nadal były spowalniane... mieliśmy więc do czynienia z coraz większą liczbą elektronów zdolnych do wywoływania rozpadów.
W stosowanych na Zachodzie reaktorach woda wykorzystywana jest do spowalniania. Jeśli dojdzie do przegrzania, woda paruje, nic nie spowalnia elektronów, nie ma dodatkowych rozpadów, reaktor samodzielnie się stabilizuje.
Teraz dwa pytania:
1. czy nie powinniśmy podziękować ekologom, którzy zatrzymali budowę Żarnowca (zwanego wówczas Żarnobylem)? Gdyby nie oni, mielibyśmy w kraju rozsypującą się, wyłączoną elektrownię, na której zabezpieczenie trzeba by wydawać tyle kasy, że nie wystarczyłoby na normalą elektrownię
2. dlaczego elektrownię traktuje się jak bożka? Czym się ona różni od innych firm? Elektrownia atomowa powinna powstać na zasadach takich, jak inne przedsięwzięcia biznesowe - jeśli będzie ktoś chętny by takie coś wybudować, niech buduje. Z budżetu nie powinna na to pójść ani złotówka.
mikroos, 8 kwietnia 2009, 18:39
Co do pkt 2 zgodzę się w kwestii umożliwienia budowy bez robienia większych problemów i bez nakładów państwa, bo inwestor znalazłby się na pewno. Nie zgodzę się za to, że jest to inwestycja jak każda inna. Dostawy energii są dla państwa sprawą strategiczna i nie ma kraju na świecie, w którym państwo by ich nie kontrolowało przynajmniej częściowo. W razie sytuacji kryzysowej konieczne jest, by państwo miało dostęp do energii, więc nie dziwi mnie, że jakaś kontrola jest potrzebna. Oczywiście pozostaje jednak pytanie, jak dalece powinna być ona posunięta.
lucky_one, 8 kwietnia 2009, 23:00
@Douger - ja nie mówiłem jaki Polska ma potencjał do wykorzystania energii odnawialnych, tylko jak zostaną te energie wprowadzone Czyli jak przystało na nasz kraj - wszystko zostanie zmarnowane, rozdrapane, winę zrzuci się na kogoś, a ludzie zostaną 100lat za resztą świata. Potem przyjdzie zachodni inwestor, wykupi, i będzie nam sprzedawać po europejskich cenach (przy polskich pensjach - czyli w przeliczeniu 4 razy drożej).
Bo tak to już w Polsce jest.. I tu niestety się sprawdza powiedzenie, iż historia narodów uczy, że narody niczego nie nauczyły się z historii..
Mariusz Błoński, 9 kwietnia 2009, 11:09
@mikroos: jedyna kontrola ze strony państwa, jaka byłaby potrzebna, to kontrola nad materiałami rozszczepialnymi. I tyle
Cała energetyka może być prywatna, w niczym to nie zagraża państwu. Mówienie o "strategicznych" sektorach, które musza być państwowe, prowadzi do tego, że "musimy" mieć państwową kolej, górnictwo, energetykę, przemysł stoczniowy... właściwie wszystko powinno być państwowe. Jeszcze niedawno gadano, że TPSA nie można prywatyzować, bo łaczność jest strategiczna.
To ja się zapytam: co jest ważniejsze - niezakłócone dostawy energii czy żywności? Jakoś przemysł spożywczy jest całkowicie w prywatnych rękach i nikt się nie obawia, że w sytuacjach kryzysowych żywności zabraknie. To raczej wtedy, gdy państwo czymś zarządza mamy do czynienia z ciągłą sytuacją kryzysową i brakami - przypomnę tylko słynny "20. stopień zasilania".
W sytuacjach kryzysowych państwo ma chociażby takie instrumenty jak stan wyjątkowy lub wojenny, i na podstawie odpowiednich przepisów jest w stanie w parę chwil przejąć kontrolę nad energetyką.
mikroos, 9 kwietnia 2009, 11:31
Nie widzę związku. To kwestia rozsądnej interpretacji dobrego pomysłu, a nie wadliwej koncepcji.
Tyle, że czasy się zmieniły. Mamy komórki, mamy łączność satelitarną, mamy radiotelefonię - państwo sobie poradzi np. w razie wojny. Energii w znacznych ilościach nie dostarczysz bezprzewodowo. Inna sprawa, że mam wrażenie, że nie odróżniasz w tym momencie prywatyzacji (czyli zmiany właściciela) od kontroli (czyli posiadania pewnego wpływu na poczynania firmy w ściśle uzasadnionych sytuacjach).
A kto Tobie naopowiadał takich rzeczy? Przecież mamy państwowe zapasy żywności (zajmuje się tym, o ile wiem, Agencja Rynku Rolnego), zaś do ich dystrybucji w sytuacjach nagłych wyznaczone są ściśle określone jednostki.
I ja właśnie o tym mówię. Rynek powinien być wolny, ale państwo powinno mieć kontrolę rozumianą w taki sposób, że w sytuacji nagłej jest w stanie przejąć dostęp do sieci przesyłowej oraz sieci wytwórców w trybie natychmiastowym. Regulacja cen itp. rzeczywiście powinna pozostać kwestią umów pomiędzy usługodawcami i użytkownikami - tu masz moje pełne poparcie.