Uhlíkově neutrální paliva se ukázala jako slibné řešení pro řešení změny klimatu a přechodu na čistší zdroje energie, které snižují škodlivé účinky fosilních paliv.
Ale co přesně je uhlíkově neutrální palivo a proč si získává pozornost jako zásadní prvek našeho energetického ekosystému? V tomto článku se blíže podíváme na uhlíkově neutrální palivo a na to, proč se stává životaschopnou alternativou k fosilním palivům.
Uhlíkově neutrální palivo 101
Uhlíkově neutrální palivo je druh paliva, který při spalování nebo používání nepřispívá k čistým emisím oxidu uhličitého v atmosféře. Tato paliva využívají udržitelné metody a technologie, které minimalizují nebo kompenzují emise uhlíku po celou dobu jejich životního cyklu. Uhlíkově neutrální paliva uvolňují při spalování do atmosféry „správný“ druh uhlíku (oxid uhličitý).
V důsledku toho zůstává celkový dopad uhlíku neutrální nebo téměř neutrální, proto se používá termín „uhlíkově neutrální“ palivo. Uhlíkově neutrální paliva nemají uhlíkovou stopu ani nevytvářejí čisté emise skleníkových plynů. Přijetím uhlíkově neutrálních paliv můžeme snížit naši závislost na fosilních palivech, zmírnit změnu klimatu a pracovat na udržitelnější energetické budoucnosti.
Uhlíkově neutrální paliva jsou považována za alternativní paliva, která spadají pod deštník syntetických paliv. Tato kategorie zahrnuje paliva vyrobená chemickou hydrogenací oxidu uhličitého, zelený vodík a biopaliva (viz níže).
Jaký je dopad uhlíkově neutrálních paliv vs. fosilních paliv na životní prostředí?
Hlavním rozdílem mezi uhlíkově neutrálními palivy a fosilními palivy je jejich dopad na životní prostředí. Fosilní paliva (jako je uhlí, ropa a zemní plyn) se tvoří ze starověké organické hmoty a při spalování uvolňují značné množství oxidu uhličitého. Tyto emise přispívají ke skleníkovému efektu a urychlují změnu klimatu.
Fosilní paliva jsou vyčerpatelné zdroje, jejichž vznik trvá miliony let a jejich těžba a spotřeba přispívá k vyčerpání přírodních zdrojů. Naproti tomu uhlíkově neutrální paliva se spoléhají na obnovitelné zdroje, jako je rostlinná biomasa, sluneční energie, větrná energie nebo vodík, které jsou neustále doplňovány přírodními procesy.
Příklady uhlíkově neutrálních paliv
Zde je několik různých typů uhlíkově neutrálních paliv vyráběných dnes:
- Zelený vodík: Vodík vyrobený elektrolýzou, která využívá elektrický proud k oddělení vodíku od kyslíku v molekulách vody.
- bioethanol: Biopalivo vyrobené z různých rostlinných materiálů
- Bionafta: Kapalné palivo vyrobené z obnovitelných zdrojů energie, jako jsou živočišné tuky a rostlinné oleje
- Metanol: Kapalné palivo vyrobené z pšenice, kukuřice nebo cukru
- eFuels:Elektropalivo vyrobené z vodíku a oxidu uhličitého
Výhody uhlíkově neutrálního paliva
Uhlíkově neutrální paliva nabízejí řadu významných výhod, které přispívají k udržitelnější a ekologičtější budoucnosti. Zde jsou některé klíčové výhody.
Zmírňování změny klimatu
Použitím obnovitelných zdrojů a minimalizací emisí uhlíku pomáhají uhlíkově neutrální paliva snižovat koncentrace skleníkových plynů v atmosféře. Pomáhají v boji proti zvyšujícím se globálním teplotám a jejich nepříznivým účinkům na ekosystémy, počasí a lidské blaho.
Zlepšená kvalita vzduchu
Uhlíkově neutrální paliva, zejména paliva odvozená z biopaliv, obecně vypouštějí během spalování méně škodlivin než fosilní paliva. Tato vlastnost vede ke zlepšení kvality ovzduší, protože uvolňují nižší množství pevných částic, oxidu siřičitého, oxidů dusíku a dalších škodlivých znečišťujících látek.
Snížení emisí má pozitivní dopad na veřejné zdraví, snižuje respirační onemocnění a další zdravotní problémy související se znečištěním.
Technologické inovace a tvorba pracovních míst
Posun směrem k uhlíkově neutrálním palivům pohání technologický pokrok a podporuje inovace v technologiích obnovitelných zdrojů energie. Tento přechod otevírá nové cesty pro výzkum, vývoj a investice do řešení čisté energie.
Vytváří také pracovní příležitosti v různých odvětvích, včetně výroby energie z obnovitelných zdrojů, rozvoje infrastruktury a souvisejících odvětví. Tyto příležitosti stimulují hospodářský růst a zároveň řeší environmentální výzvy.
Energetická bezpečnost a nezávislost
Uhlíkově neutrální paliva zvyšují energetickou bezpečnost tím, že diverzifikují zdroje energie a snižují závislost na dovážených fosilních palivech. Využitím domácích obnovitelných zdrojů se země mohou stát více soběstačnými v uspokojování svých energetických potřeb, čímž se sníží geopolitické napětí spojené s dovozem fosilních paliv.
Ochrana životního prostředí
Uhlíkově neutrální paliva přispívají k ochraně ekosystémů a přírodních zdrojů. Hrají zásadní roli při zachování biologické rozmanitosti a přírodní krajiny tím, že minimalizují škody na životním prostředí způsobené těžbou a spalováním fosilních paliv.
Případy použití uhlíkově neutrálního paliva
Uhlíkově neutrální paliva mají různá použití v různých průmyslových odvětvích, což z nich činí všestranná a udržitelná řešení pro pohon dopravy, výrobu energie a další.
Doprava
Uhlíkově neutrální paliva se prosazují jako čistší a ekologičtější alternativa k pohonu různých druhů dopravy. Elektrická vozidla (EV) poháněná obnovitelnou elektřinou nebo vodíkovými palivovými články jsou stále oblíbenější, což výrazně snižuje emise skleníkových plynů ve srovnání s tradičními spalovacími motory.
Výroba energie
Uhlíkově neutrální paliva hrají zásadní roli v udržitelné výrobě energie. Lze je využít při výrobě elektřiny, což umožňuje přechod na čistší a ekologičtější zdroje energie. Biomasa, bioplyn a solární energie jsou obnovitelné zdroje pro výrobu energie na bázi uhlíkově neutrálních paliv.
Průmyslové procesy
Uhlíkově neutrální paliva lze využít v průmyslových procesech, které vyžadují teplo, jako je výroba, rafinace a chemická výroba. Nahrazením fosilních paliv obnovitelnými alternativami mohou průmyslová odvětví snížit emise uhlíku a podporovat udržitelnost.
Zemědělství
Zemědělské odvětví může těžit z uhlíkově neutrálních paliv tím, že přijme obnovitelné zdroje energie pro zemědělské operace. Tento proces zahrnuje využití biopaliv z plodin nebo zemědělského odpadu k pohonu strojů, zavlažovacích systémů a zemědělských vozidel.
Námořní aplikace
Uhlíkově neutrální paliva mají potenciál transformovat lodní a námořní průmysl. Použitím biopaliv nebo vodíku mohou plavidla výrazně snížit své emise a přispět k čistším oceánům a pobřežnímu prostředí.
Systémy vytápění/chlazení
Obytné, obchodní a institucionální budovy mohou ve svých topných a chladicích systémech používat uhlíkově neutrální paliva. Obnovitelné zdroje energie, jako jsou geotermální paliva nebo paliva na bázi biomasy, mohou nabídnout efektivní a ekologicky šetrné alternativy k tradičním systémům HVAC.
Průmyslová odvětví a společnosti využívající uhlíkově neutrální paliva
Přední průmyslová odvětví a společnosti využívají uhlíkově neutrální paliva, aby prosadili udržitelné postupy a snížili svůj dopad na životní prostředí. Přijetí těchto paliv je příkladem odhodlání podporovat pozitivní změny a utvářet zelenější budoucnost jejich příslušných sektorů.
Letectví
United Airlines, JetBlue a Lufthansa zahájily spolupráci a investovaly do udržitelného leteckého paliva (SAF), aby snížily svou uhlíkovou stopu. SAF, typ uhlíkově neutrálního paliva, má potenciál výrazně snížit emise skleníkových plynů v leteckém průmyslu.
Automobilový průmysl
Toyota, Hyundai a BMW přijaly uhlíkově neutrální paliva výrobou osobních automobilů na elektrický pohon a vodíkové palivové články. Jejich závazek k udržitelné mobilitě má za cíl snížit závislost na fosilních palivech a přispět k zelenější budoucnosti.
Poskytovatelé energie
Společnosti jako Google a Apple upřednostňují obnovitelné zdroje energie pro napájení svých operací. Investovali do rozsáhlých solárních a větrných farem a uhlíkově neutrálních energetických řešení založených na palivech, aby zajistili udržitelnou a ekologickou výrobu energie.
Budoucnost uhlíkově neutrálního paliva
Uhlíkově neutrální paliva představují vzrušující příležitost k přechodu k zelenějšímu a udržitelnějšímu energetickému prostředí. Dokážeme si představit budoucnost, kde budou uhlíkově neutrální paliva životně důležitá pro zmírnění změny klimatu a pro podporu péče o životní prostředí. Přijetí tohoto udržitelného energetického řešení je zásadní pro jasnější a čistší budoucnost.
FASTECH: Váš partner v alternativní energetické infrastruktuře EPCM
Kdysi se jednalo o okrajový segment, obnovitelná energie rychle roste. FASTECH pomáhá obcím, průmyslovým energetickým společnostem a soukromým a veřejným organizacím vyvíjet, budovat, testovat a udržovat místa pro obnovitelné zdroje energie, včetně čerpacích stanic a infrastruktury.
Pokud hledáte partnera s rozsáhlými zkušenostmi v oblasti inženýrství, nákupu, výstavby a údržby (EPCM) infrastruktury alternativních a tradičních palivových systémů, jste na správném místě.
FASTECH má více než 25 let průmyslových zkušeností s výstavbou konvenčních palivových zařízení. Kromě toho globální lídři průmyslové energetiky důvěřují společnosti FASTECH, aby poskytovala alternativní energetická řešení a poradenské služby v oblasti čistých paliv.
Chcete-li se dozvědět více o tom, jak můžete začít s alternativní energií, kontaktujte nás ještě dnes.
Mohla by uhlíkově neutrální syntetická paliva zachránit spalovací motor a ochránit budoucnost vozů, které milujeme?
Potvrzení britské vlády, že se zaváže k zákazu nových čistě benzinových a naftových vozů v roce 2030, vyvolává mnoho otázek, z nichž některé jsou praktické, některé ideologické. Budeme mít infrastrukturu na podporu tohoto rychlého a velkého přechodu k elektromobilům? Dokáže je dodávat automobilový průmysl? Budeme mít požadovaná nabíjecí místa a kapacitu k jejich napájení a bude tato elektřina pocházet z uhlíkově neutrálních obnovitelných zdrojů – větrných, solárních, jaderných – spíše než z elektráren spalujících fosilní paliva, jako je uhlí a plyn?
Po roce 2030 budou stále k dispozici vozy s „významným elektrickým dojezdem“ tvořeným převážně plug-in hybridy, ale bude to pouze na období dalších pěti let. Místo toho se zákon zaměřuje na prodej EV (Electric Vehicles), částečně kvůli jejich efektivnímu využívání energie, které je mnohem lepší než alternativy ICE (Internal Combustion Engine) a také vozidla s vodíkovými palivovými články. I když elektrická energie spotřebovaná EV pochází z elektráren na fosilní paliva, jejich efektivní emise CO2 jsou stále užitečně nižší. Existují určité argumenty o tom, jak jsou elektromobily „čisté“ po dobu své životnosti, včetně dopadů těžby materiálů pro výrobu jejich baterií.
Přes všechny přednosti je však nevyhnutelná pravda, že některé formy dopravy elektrifikaci nevyhovují. Jedná se o těžký náklad a dlouhé vzdálenosti: kontejnerová doprava, dálková letadla a dálková silniční doprava. Základním problémem je, že energetická hustota současné technologie baterií je nízká ve srovnání se současně používanými kapalnými palivy – naftou, palivem pro zásobníky a leteckým palivem – a vyžadovala by takový objem a hmotnost baterií, že by byly neproveditelné. Například podle Airbusu by i s bateriemi s 30krát vyšší hustotou energie byl elektricky poháněný A320 schopen letět pouze na pětinu doletu současného A320 s proudovým motorem a nést polovinu svého užitečného zatížení.
Spolupráce
Potřebujete prodat své auto?
Najděte svou nejlepší nabídku od více než 5,000 XNUMX prodejců. Je to tak snadné.
Hodnocené ‘Vynikající’ TrustPilot
Letecká doprava, dálková lodní doprava a silniční přeprava nezmizí, a dokonce i se zlepšenou palivovou účinností budou stále spalovat fosilní paliva a produkovat CO2. To je důvod, proč by vývoj uhlíkově neutrálních syntetických paliv mohl být tak cenný a výhod by mohly využívat i vozy s benzínovým, naftovým a hybridním pohonem.
Britští specialisté na paliva Coryton již uvedli na trh své první udržitelné palivo, které je k dispozici pro veřejný nákup v Bicester Heritage. Je formulován pro klasická vozidla a jeho cena se pohybuje od 3.80 GBP za litr, až na 5.24 GBP za litr za ekvivalent závodního 102RON Racing 50.
Kdo tuto technologii vyvíjí?
Jednou ze společností vyvíjejících uhlíkově neutrální syntetická paliva je Bosch. Poukazuje na to, že zhruba polovina vozů, které budou na silnicích v roce 2030, je již prodána, většinou s benzínovými nebo naftovými motory. „Tato starší vozidla budou mít také svůj podíl na snižování emisí CO2,“ říká. I když objemy uhlíkově neutrálních paliv stále rostou, jsou zcela kompatibilní se současnými fosilními palivy a lze je přidat za účelem snížení emisí CO2, což pomůže dosáhnout cílů v oblasti změny klimatu. A pro nadšence nabízí naději, že auta se spalovacími motory budeme moci používat i dlouho po zákazu prodeje nových vozů ICE.
Průmyslový konglomerát Stellantis se také zavázal k výzkumu a podpoře vývoje pohonných hmot a dospěl k závěru, že 28 milionů jeho vozidel prodaných od roku 2014 je kompatibilních s pohonnými hmotami bez jakýchkoli úprav motoru. Testy byly provedeny s použitím palivových paliv vyvinutých společností Aramco, která společnost Stellantis považovala za vyhovující pro celou řadu parametrů, které zahrnují výkon motoru, emise, spolehlivost a startovatelnost. Pokud by všech 28 milionů kompatibilních vozidel Stellantis přijalo palivo, společnost odhaduje snížení emisí CO400 v Evropě mezi lety 2 a 2025 o 2050 milionů tun.
V tuto chvíli je prioritou dodávat životaschopná paliva pro masy za přijatelnější cenu, ale vedle těchto snah má Aramco dohlédnout na průmysl výkonných automobilů, aby pro tyto aplikace dodal specializovanější palivo – podobně jako konvenční vysokooktanová paliva. dnes nabízeny na pumpách.
Řekl to Amer Amer, hlavní technolog dopravy ve společnosti Aramco evo: „Spolupracujeme s FIA na testování a předvádění pohonných hmot ve vysoce výkonných aplikacích, jako je F1 a Le Mans Classic. Předpokladem těchto projektů je, že se tento vývoj nakonec dostane i ke spotřebitelům.
F1 je na cestě k tomu, aby pro příští změnu regulace hnacího ústrojí v roce 2026 jela výhradně na paliva typu drop-in, a syntetické palivo Aramco už bylo použito na Le Mans Classic, aby předvedlo jeho použití ve starších vozidlech. Viceprezident společnosti Stellantis pro pohonné systémy Christian Mueller řekl, že po analýze motorů testovaných s palivy „neváhá doporučit paliva pro jakýkoli motor“, přičemž poznamenal, že některé specializované technologie klasických automobilů mohou vyžadovat specifické složení.
Porsche je dalším velkým hráčem, který masivně investuje do syntetických paliv, se speciální továrnou v Chile, která byla otevřena loni. Díky využití vody a oxidu uhličitého – a také energie získávané z větrných turbín – je chilské zařízení ve výrobě paliva téměř CO2 neutrální a Porsche v současné době usiluje o implementaci systému „přímého zachycování vzduchu“ (DAC) pro filtraci oxidu uhličitého. z atmosféry pro použití jako surovina pro výrobu paliva. To by byl další krok směrem k CO2 neutrálnímu řešení výroby.
Procesy výroby syntetických kapalných paliv jsou s námi již asi 100 let a výroba pokračuje, zásoby jsou získávány z uhlí a zemního plynu. Uhlíkově neutrální syntetická paliva lze vyrábět dvěma způsoby. Prvním je využití zachyceného oxidu uhličitého nebo oxidu uhelnatého z atmosféry (jak plánuje Porsche) nebo průmyslového procesu, jako je výroba oceli, a jeho syntéza s vodíkem získaným z vody elektrolýzou. Tyto se nazývají efuels. Druhou kategorií jsou syntetická biopaliva, která vznikají z biomasy (jako je odpad z lesnictví), která se před katalýzou vodíkem chemickými nebo tepelnými procesy zplyňuje.
Jaký je rozdíl mezi syntetickými palivy a fosilními palivy?
Tato udržitelná syntetická paliva mají mnoho výhod a výhod. Mohou přímo nahradit své ekvivalenty fosilních paliv nebo „zapadnout“, protože jejich objem a hustota energie jsou velmi podobné. To znamená, že budou pracovat se současnou technologií zážehových a vznětových motorů a mohou využívat zavedenou palivovou infrastrukturu pro skladování a distribuci. Jsou také čistší než ekvivalenty fosilních paliv, vytvářejí méně částic a oxidů dusíku.
Existují určité nevýhody. V současnosti jsou mnohem dražší – kolem 4 GBP za litr za naftu a 0.80 GBP za litr za benzín s biopalivy – i když existuje potenciál pro snížení nákladů prostřednictvím inovativního vývoje. Dalším problémem je, že mnoho procesů při vytváření syntetických paliv – extrakce vodíku z vody a zachycování uhlíku z atmosféry a syntéza – vyžaduje energii, která musí být z obnovitelných zdrojů, má-li být palivo uhlíkově neutrální.
Hnací silou udržitelných syntetických paliv bude s největší pravděpodobností letecká, lodní a silniční nákladní doprava. Mohlo by se to stát dobrovolně nebo kvůli tlaku prostředí, ale bude to vyžadovat vývoj a upscaling. Zpráva Královské společnosti „Udržitelná paliva na bázi syntetického uhlíku pro dopravu“ odhaduje, že dodatečné požadavky na udržitelnou energii pro výrobu leteckého paliva pro Evropu by byly mezi 1400 a 2100 TWh ročně. Pro kontext, v roce 2016 byla celková elektřina vyrobená v EU kolem 3000 TWh, z čehož 51 procent bylo z udržitelných zdrojů.
Rovněž dochází k závěru, že hromadná výroba paliv se s největší pravděpodobností soustředí tam, kde je udržitelná energie levná a hojná, jako je západní Afrika s větrem na pobřeží a solárním zářením v poušti. V Evropě má Sunfire továrnu na pohonné hmoty v Norsku, která využívá vodní energii k výrobě toho, čemu říká „modrá surová ropa“, kterou chce vyrábět pod 2 eura za litr. Sunfire také poukazuje na to, že jeho ropa může být použita nejen k výrobě uhlíkově neutrálních paliv, ale také k výrobě jakéhokoli z 3000 produktů, které jsou v současné době získávány z fosilní ropy, od žvýkaček a kreditních karet až po trenéry a chytré telefony.
Navzdory plánům britské vlády posunout datum zákazu benzinových, naftových a hybridních automobilů dopředu, některé skupiny se domnívají, že přechod na vozidla s elektrickým pohonem nebude dostatečně rychlý, aby splnil své environmentální cíle. Dodávky uhlíkově neutrálního paliva pro automobily, nákladní automobily a letadla ICE by byly užitečným krokem k dosažení uhlíkově neutrálního cíle.
Není to tedy nutně konec hry pro spalovací motor. Pohonné hmoty a syntetická biopaliva znamenají, že bychom si mohli ještě mnoho let užívat jedinečného charakteru a přitažlivosti spalovacího motoru bez viny.
Tam, kde jsou syntetická paliva nejvíce potřeba
Syntetická paliva by mohla být odpovědí na dosažení uhlíkově neutrálních emisí v následujících odvětvích. Na základě současného vývoje bude ještě dlouho trvat, než budou existovat letadla na dlouhé vzdálenosti nebo obrovské kontejnerové lodě poháněné elektrickým pohonem a možná i těžká nákladní vozidla.
Letadla
„Alice“ by mohla být prvním komerčním letadlem s elektrickým pohonem. Je to devítimístný vůz od izraelské společnosti Eviation a je vybaven třemi elektromotory. Má udávaný dojezd 600 mil a do výroby by se měl dostat koncem tohoto roku.
Zvětšení na letadlo plné velikosti je v současné době nepraktické kvůli velikosti a hmotnosti požadované baterie; čísla se prostě nesčítají. Mnohem pravděpodobnější je vznik hybridního letounu pro krátké vzdálenosti a regionální použití. Airbus, Rolls-Royce a Siemens spolupracují na takovém vývojovém projektu pomocí BAe 146. Jeden ze čtyř turbodmychadlových motorů Lycoming v letadle byl nahrazen elektromotorem Siemens o výkonu 2700 2000 k s připojeným až XNUMX XNUMX kg baterií. Doufáme, že pro vzlet bude možné použít elektrickou energii, což povede k menšímu znečištění emisí a hluku.
Dálková přeprava však představuje 80 procent emisí z letectví a stávající technologie nemohou splnit cíle Evropské komise pro letectví do roku 2050, které zahrnují 75% snížení CO2 a 90% snížení NOx. Uhlíkově neutrální letecké palivo však ano.
Elektrické nákladní automobily
Společnosti v Evropě, USA a Číně vyvíjejí prototypy elektrických nákladních vozidel, které nahradí naftu pro přepravu na krátké a střední vzdálenosti. V elektrifikaci pro dálkovou silniční přepravu v současnosti věří pouze Tesla. V roce 2017 odhalila Tesla Semi, působivě aerodynamické zařízení s plně elektrickým tahačem. Tesla tvrdila, že má dojezd 500 mil (přibližně poloviční než u dieselového náklaďáku) a uvedla, že s navrhovanou solární sítí „Megacharger“ by Semi dokázalo nabít své baterie na 400 mil za pouhých 30 minut.
Šéf divize nákladních vozů Mercedes však uvedl, že čísla Semi porušují fyzikální zákony, zatímco řada studií dospěla k závěru, že přinejmenším ve střednědobém horizontu není EV pro dálkovou přepravu proveditelné, protože množství potřebných baterií by činilo na třetinu užitečného zatížení a také proto, že nebyla zavedena dobíjecí infrastruktura. V polovině roku 2019 Tesla uvedla, že má 2000 2020 objednávek na Semi a koncem roku XNUMX zahájí malosériovou výrobu, takže možná nebudeme muset dlouho čekat, zda Tesla splní své požadavky.
Lodě
První elektrická kontejnerová loď na světě, Yara Birkeland, zprovozněná norským výrobcem hnojiv, by měla být v provozu do roku 2022. S kapacitou 120 kontejnerů je to však relativně malá loď a bude pomalu cestovat při dojíždění pouhých 30 mil mezi přístavy v Norsku.
Pro srovnání, dnešní dieselové kontejnerové lodě mohou přepravovat 4000 kontejnerů (150krát více) na vzdálenosti 400krát větší při troj- až čtyřnásobné rychlosti. K plavbě bez mezipřistání z Asie do Evropy za 31 dní spálí taková loď přes 4500 metrických tun paliva v bunkru. Aby elektrická loď zvládla stejnou cestu, musela by nést asi 100,000 40 tun lithium-iontových baterií, které by zabíraly asi XNUMX procent nákladového prostoru.
