Ржавчина обычно ассоциируется со старым металлом и поломками. Однако ученые нашли для нее неожиданное применение.
Немецкие ученые предложили использовать железо как переносчик чистой энергии. Обычный металлический порошок может помочь хранить и перевозить электричество, полученное от солнца и ветра. Технология работает по замкнутому циклу и не приводит к выбросам CO₂ в атмосферу.
Исследование провели специалисты Карлсруэского технологического института в Германии. Они изучили систему, в которой измельченное железо сначала используют для получения тепла и электроэнергии, а затем восстанавливают и запускают в цикл снова. Такой подход может стать дополнительным инструментом для развития возобновляемой энергетики.
Сегодня одной из главных проблем зеленой энергетики остается хранение больших объемов энергии. Солнечные панели и ветряные станции часто расположены далеко от мест потребления. Электричество нужно каким-то образом накапливать и доставлять туда, где оно понадобится через недели или даже месяцы.
Обычно в качестве решения рассматривают водород. Однако его сложно хранить и перевозить. Для этого требуются специальные резервуары, трубопроводы и дорогостоящая инфраструктура. Кроме того, работа с таким газом требует повышенных мер безопасности. Авторы исследования предлагают другой вариант. Железный порошок сжигают в специальной установке. Во время этого процесса выделяется большое количество тепла, которое можно использовать для выработки электроэнергии. После сгорания металл превращается в оксид железа, который больше известен как ржавчина.
Затем ржавчину восстанавливают до исходного состояния. Для этого используют зеленый водород, произведенный за счет избытка энергии от солнечных и ветряных электростанций. В результате кислород удаляется из соединения, а железо снова превращается в порошок и готово к повторному использованию. По словам исследователей, такая схема практически не образует вредных выбросов. Железо постоянно циркулирует между двумя состояниями и не расходуется окончательно.
Еще одно преимущество связано с существующей энергетической инфраструктурой. При горении металлический порошок ведет себя похоже на уголь. Поэтому для внедрения технологии не потребуется полностью перестраивать электростанции. Достаточно модернизировать часть оборудования, отвечающую за получение тепла. Турбины, генераторы и подключение к электросетям можно сохранить.
Ученые также смоделировали развитие европейской энергосистемы до 2050 г. По их прогнозам железо не заменит водород, но будет действовать в связке с ним. Водород лучше подходит для быстрого использования энергии и местных сетей. Металлический порошок оказался удобнее для долгосрочного и сезонного хранения. Еще один плюс заключается в транспортировке. Такое сырье можно хранить на складах и перевозить в обычных контейнерах или грузовых судах. Для этого не нужны специальные трубопроводы или подземные хранилища.
По мнению авторов работы, технология может помочь странам компенсировать периоды нехватки солнечной и ветровой генерации. Когда погода не позволяет получать достаточно энергии из возобновляемых источников, запасенное железо сможет использоваться для выработки электричества. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Chem Circularity.
