Jak paliwa eFuels stają się neutralne klimatycznie?
Dzięki paliwom syntetycznym silniki spalinowe mogą być potencjalnie zasilane przy zachowaniu neutralnego bilansu CO₂ – pod warunkiem że eFuels wytwarzane są przy użyciu energii ze źródeł odnawialnych.
Idealne warunki:
W jałowym krajobrazie na południu Chile wiatr wieje prawie bezustannie. Pozyskiwana energia odnawialna jest wykorzystywana do wytwarzania paliw syntetycznych.Na naszej planecie mamy mnóstwo energii. Słońce i wiatr są niewyczerpywalnymi zasobami. Tak jest w ujęciu globalnym. Z lokalnego punktu widzenia wygląda to inaczej. W niektórych regionach ilość słońca i wiatru jest niewystarczająca do pokrycia zapotrzebowania. Przykładowo w Niemczech turbiny wiatrowe pracują z pełną mocą tylko około 66 dni w roku. Wytworzona w nich energia wystarczyła w 2022 r. do pokrycia 25,9% zapotrzebowania na prąd. Wykorzystanie tej energii ze źródeł odnawialnych w pojazdach elektrycznych znacząco poprawia bilans ekologiczny mobilności. Jednak po świecie jeździ 1,3 mld pojazdów, które jeszcze przez wiele lat będą napędzane silnikiem spalinowym. Aby one także były przyjazne dla klimatu, potrzebne są inne rozwiązania. Mogą to być przykładowo paliwa syntetyczne wytwarzane neutralnie pod względem emisji dwutlenku węgla, tak zwane eFuels. Nad tym pracuje teraz Porsche – i inwestuje w wyjątkowy na skalę światową zakład produkcyjny w Ameryce Południowej.
Gotowość do pracy:
w zakładzie produkcyjnym Haru Oni w chilijskim Punta Arenas w fazie pilotażowej ma być produkowanych około 130 tys. litrów eFuels rocznie.Pilotażowy projekt w Patagonii
Punta Arenas leży na południowym krańcu Chile, w regionie Patagonii. Najdalej wysunięte na południe duże miasto świata liczące około 130 tysięcy mieszkańców stanowi ważny ośrodek handlowy po zachodniej stronie Cieśniny Magellana – i jest bardzo wietrzne. W tym jałowym krajobrazie wiatry wieją bezustannie i prawie zawsze z tego samego kierunku. Pod ich działaniem drzewa wyginane są w nietypowe kształty. Nazywa się je tutaj „drzewami-flagami”. Energia wiatru nie była jednak dotychczas wykorzystywana, chociaż turbiny wiatrowe mogłyby pracować z maksymalną mocą 270 dni w roku. Porsche chce wydobyć ten skarb wraz ze swoimi zagranicznymi partnerami. Dlatego firma wykupiła 11,6% udziałów w chilijskiej spółce Highly Innovative Fuels (HIF), której celem jest wykorzystanie miejscowych zasobów energii wiatrowej do wytwarzania paliw syntetycznych. Otwarty uroczyście w grudniu 2022 r. zakład produkcyjny w Punta Arenas nosi nazwę Haru Oni, co w lokalnym języku oznacza „Kraina wiatrów”. Plany produkcyjne zakładają, że już w fazie pilotażowej wytwarzane będzie 130 tys. l eFuels rocznie.
Obieg:
Do produkcji jest wykorzystywana taka ilość CO₂, która później jest uwalniana podczas eksploatacji paliwa. Gotowe paliwo składa się tylko z CO₂ i wody i można je tankować na zwykłej stacji paliw.
Paliwo z powietrza i wody
Stała dostępność zielonej energii jest o tyle ważna, że do pierwszej fazy produkcji wytwarzania eFuels, czyli uzyskiwania wodoru w procesie elektrolizy, jest potrzebna jej znacząca ilość. Woda (H₂O) jest bardzo stabilnym związkiem chemicznym. Cząsteczkę wody tworzą dwa atomy wodoru (H) wraz z jedną cząsteczką tlenu (O). Wyrwanie wodoru z tego związku wymaga wiele energii. Ponieważ patagoński wiatr dostarcza ją niestrudzenie, wodór można tam wytwarzać zarazem tanio, jak i w bardziej zrównoważony sposób – w regionach ubogich energetycznie wytwarzany prąd musi być natomiast zużywany bezpośrednio, aby uzyskać jak największe korzyści.
Do produkcji e-paliw oprócz wodoru jest potrzebny jeszcze jeden surowiec: dwutlenek węgla (CO₂). To ten gaz, którego większe stężenie w atmosferze wywołuje efekt cieplarniany. CO₂ można uzyskać przykładowo metodą Direct Air Capture (czyli bezpośredniego czerpania z powietrza atmosferycznego). Metoda ta polega na przepuszczaniu powietrza przez filtr ceramiczny przypominający katalizator samochodowy. Jego kanały przepływowe nie są jednak pokryte metalami szlachetnymi, lecz substancją chemiczną, która wiąże cząsteczki CO₂. Gdy wszystkie miejsca, w których CO₂ może osiąść, zostaną zajęte, filtr jest zamykany, odkurzany i podgrzewany. Pod działaniem ciepła CO₂ jest uwalniany i może zostać odessany do zbiornika. Do wytworzenia jednego litra e-paliwa potrzebny jest wodór z trzech litrów odsolonej wody morskiej oraz CO₂ z sześciu tysięcy metrów sześciennych powietrza.
Produkcja i zużywanie eFuels
Następnie w specjalnej instalacji dochodzi do syntezy wodoru i CO₂. Tak powstaje metanol. Łatwo się go magazynuje i transportuje, a także jest on odporny na starzenie. Silniki okrętowe przystosowywane są obecnie do zasilania metanolem. Aby mógł on zostać użyty w samochodach, musi zostać poddany dalszej obróbce i w trakcie końcowej syntezy – benzyny z metanolu – otrzymuje dodatkowe związki węgla. Produktami końcowymi są równoważne zamienniki benzyny i oleju napędowego oraz eFuels jako domieszki do typowych paliw z surowców mineralnych, które dzięki temu stają się bardziej przyjazne dla środowiska.
Wizja
Jeszcze w tej dekadzie roczna produkcja w Punta Arenas ma wzrosnąć do 550 mln litrów eFuels.
Wytwarzane w Chile paliwo składa się zatem z samych węglowodorów. Może być sprzedawane w ogólnoświatowej sieci stacji paliw. Bardzo ważne jest również to, że za pomocą eFuels mogą być zasilane wszystkie silniki spalinowe, od oldtimerów po samochody sportowe. Jeśli dostępność będzie wystarczająco duża, ilość CO₂ emitowana podczas spalania nie będzie większa niż pozyskiwana z otoczenia podczas produkcji. To oznaczałoby całkowicie zamknięty obieg. Do końca tej dekady roczna produkcja w regionie Magallanes ma wzrosnąć do 55 mln litrów eFuels. Dwa lata później zdolności produkcyjne mają osiągnąć 550 mln litrów – a w dalszej perspektywie mogą zostać jeszcze zwiększone. Odpowiada to 1,2% zapotrzebowania samochodów osobowych w Niemczech. Początek z dużym potencjałem.
