Солнечная и ветровая энергия нестабильна и не может применяться повсеместно; Процессы улавливания CO2 невероятно энергоемки. Оба эти пути имеют свои преимущества, но каждый сам по себе на данный момент не представляет собой жизнеспособной стратегии. Однако исследовательская группа во главе с доктором. Фарук Хасан, Ким Томпкинс МакДивитт ’88 и Филлип МакДивитт ’87 научный сотрудник и доцент кафедры химического машиностроения им.
Арти Макферрина Техасского университета A&M нашли способ объединить оба этих процесса вместе для повышения эффективности обоих.
Большая часть исследований Хасана посвящена синергии и синергетическим эффектам в сложных системах. Синергия – это совокупный эффект совместных взаимодействий между двумя или более организациями, веществами или другими агентами, который превышает сумму их отдельных эффектов.
С этой целью Хасан изучил синергетическую интеграцию возобновляемых источников энергии и гибкого улавливания углерода с отдельными электростанциями, работающими на ископаемом топливе.
«Мы решаем три вещи, у каждой из которых есть свои плюсы и минусы: ископаемое топливо дешево, но выделяет много CO2; улавливание CO2 очень полезно для окружающей среды, но непомерно дорого; возобновляемые источники энергии, такие как энергия ветра или солнца. полезны для окружающей среды, но выход энергии непостоянный и переменный ", – сказал Хасан.
В то время как каждая область представляет собой серьезные проблемы индивидуально, Хасан и его исследовательская группа обнаружили значительные преимущества, когда все компоненты используются в тандеме.
В исследовательской статье, опубликованной в журнале Energy & Environmental Science, Хасан и его докторанты Манали Зантье и Ахил Арора изучили использование синергетической интеграции возобновляемых источников энергии и гибкого улавливания углерода и обнаружили существенное преимущество для эффективности и снижения затрат.
«Несмотря на растущий интерес к устойчивым возобновляемым источникам энергии, их непостоянная доступность затруднит полную замену диспетчеризованных генераторов энергии на ископаемом топливе в ближайшем будущем», – сказал Зантье, который является первым автором статьи.
Улавливание CO2 – энергоемкий процесс.
Обычно этот процесс идет параллельно с выработкой стандартной энергии на электростанциях. Поскольку цены на энергию, как правило, устанавливаются на основе спроса, использование процессов улавливания CO2 во время пикового спроса на энергию может быстро поднять эксплуатационные расходы до неприемлемого уровня. В этом исследовании Хасан также обнаружил, что использование гибкой системы улавливания CO2 может значительно снизить эксплуатационные расходы.
Обычно CO2 улавливается в большой резервуар для растворителя, а затем удаляется в энергоемком процессе. В гибкой системе вместо удаления CO2 по мере его поступления в растворитель его можно хранить в течение коротких периодов времени и удалять в непиковые периоды, когда стоимость электроэнергии ниже.
Кроме того, за счет включения возобновляемого источника энергии стоимость улавливания CO2 снижается еще больше.
По словам Хасана, синергетическая структура, представленная в исследовании, может значительно улучшить систему, не ограничивая ее составными частями. «Мы разработали вычислительную структуру для использования динамических рабочих графиков для управления всеми этими очень сложными решениями», – сказал он. «Разработка технологий улавливания углерода очень важна, но не менее важно то, как вы их интегрируете.
Операционный аспект интеграции очень важен. Наше исследование показывает, что это можно сделать таким образом, чтобы возобновляемые источники энергии, ископаемое топливо и улавливание углерода работали вместе."
По словам Зантье, предлагаемая структура обеспечивает эффективный механизм декарбонизации для нынешнего энергетического ландшафта, в котором преобладают ископаемые виды, по мере того, как мы переходим к более устойчивому будущему.
Это исследование частично поддержано Министерством энергетики.