Досье

Jun 03, 2023

Синтетическое топливо потенциально может работать в двигателях внутреннего сгорания почти с нулевым выбросом CO₂ – если оно производится с использованием возобновляемых источников энергии.

С глобальной точки зрения наша планета богата энергией благодаря неисчерпаемым ресурсам солнца и ветра. Но это не обязательно так на местном уровне, поскольку регионы с ограниченным ветром и солнцем практически не могут покрыть свои потребности в энергии с помощью этих источников. В Германии, например, ветряные турбины работают на полную мощность в среднем всего 66 дней в году. По данным Bundesnetzagentur, они обеспечили 25,9 процента электроэнергии, потребленной в 2022 году. В электромобилях часть этой возобновляемой энергии играет ключевую роль в оценке жизненного цикла мобильности. Но в настоящее время во всем мире насчитывается около 1,3 миллиарда автомобилей с двигателями внутреннего сгорания, которые будут оставаться на дорогах еще многие годы. Экологически чистая эксплуатация потребует других решений, таких как так называемые eFuels, которые представляют собой синтетическое топливо, производимое практически с нулевым выбросом углерода. Porsche вносит свой вклад, открыв новое производственное предприятие в Южной Америке.

Пунта-Аренас имеет население около 130 000 человек и расположен в регионе Патагонии на южной оконечности Чили, что делает его самым южным крупным городом в мире. Это также важнейший торговый центр на западном побережье Магелланова пролива. Эта местность известна своими сильными ветрами, которые постоянно дуют по бесплодной местности, почти всегда с одного и того же направления. Они настолько сильны, что могут превращать деревья в причудливые скульптуры, которые называют «деревьями-флагами». Ветровые турбины здесь могут работать на максимальной мощности 270 дней в году, однако в регионе не используется энергия ветра. Porsche стремится использовать этот ресурс вместе с международными партнерами и имеет долю в 11,6 процента в чилийской компании Highly Innovative Fuels (HIF). Цель состоит в том, чтобы использовать энергию ветра для производства синтетического топлива. Открытый в декабре 2022 года производственный комплекс недалеко от Пунта-Аренас называется Хару Они, что на местном диалекте означает «земля ветров». График производства на текущем пилотном этапе составляет 130 000 литров eFuel в год.

Схема: В ходе производственного процесса углекислый газ (CO₂) фильтруется непосредственно из окружающего воздуха. Готовое топливо состоит только из CO₂ и воды и, как и другие виды топлива, его можно получить с помощью бензонасоса.

Первый шаг в производстве электронного топлива – электролиз для производства водорода – требует большого количества энергии, поэтому постоянная доступность экологически чистой электроэнергии так важна. Вода (H₂O) — очень стабильное химическое соединение. Два атома водорода (H) соединяются с атомом кислорода (O), образуя молекулу воды. Для извлечения водорода из этого соединения требуется много энергии. Поскольку ветер Патагонии дает неисчерпаемую энергию, водород можно производить там более устойчиво и по доступной цене. В регионах с ограниченной энергией любая произведенная электроэнергия должна использоваться напрямую с максимальной выгодой.

Помимо водорода, для производства электронного топлива требуется второй компонент — углекислый газ (CO₂), который является парниковым газом, который при высоких концентрациях в атмосфере способствует глобальному потеплению. CO₂ можно отфильтровать из воздуха с помощью прямого улавливания воздуха — процесса, при котором воздух проходит через керамический фильтр, аналогичный каталитическому нейтрализатору в автомобиле. Однако вместо драгоценных металлов в каналах потока используется химическое вещество, связывающее молекулы CO₂. Как только все пространства заполняются CO₂, фильтр закрывают, пылесосят и нагревают. При нагревании выделяется CO₂, который затем можно вакуумировать в резервуар. Конкретно, для одного литра eFuel требуется водород из трех литров опресненной морской воды и CO₂ из 6000 кубических метров воздуха.

Затем установка синтеза связывает водород и CO₂ для создания метанола, устойчивого к старению и пригодного для хранения и транспортировки. Судовые двигатели в настоящее время рассчитаны на работу с метанолом. Однако использование в легковых автомобилях требует дальнейшей обработки с добавлением дополнительных соединений углерода на последней стадии синтеза метанола в бензин. Конечным продуктом является альтернатива бензину и дизельному топливу, а также eFuel для смешивания с обычным топливом на основе минерального масла для постоянного снижения выбросов.