0
0

سوخت های مصنوعی چه هستند؟

340 بازدید

اخیراً صحبت های زیادی در مورد سوخت های مصنوعی تجدیدپذیر وجود دارد. آنها به طور کلی به عنوان یک فناوری در نظر گرفته می شوند که نقش مهمی برای رسیدن به صفر خالص در بخش حمل و نقل ایفا می کند. اصطلاحاتی مانند “سوخت زیستی”، “سوخت همزمان” و “سوخت الکترونیکی” اغلب به جای یکدیگر استفاده می شوند. اما تفاوت های مهمی بین انواع مختلف سوخت های مصنوعی از نظر تولید، مقیاس پذیری و پایداری آنها وجود دارد. پس بیایید دنیای به ظاهر پیچیده سوخت های مصنوعی را روشن کنیم و با اصول اولیه تولید سوخت مصنوعی آشنا شویم. همه چیز پیچیده نیست – ما قول می دهیم!

سوخت های مصنوعی چیست؟

سوخت های مصنوعی سوخت های مایعی هستند که اساساً خواصی مشابه سوخت های فسیلی دارند اما به صورت مصنوعی تولید می شوند. آنها را می توان به همان روشی که سوخت های فسیلی در سرتاسر جهان استفاده می شود استفاده کرد. به عنوان مثال، امکان تولید سوخت جت مصنوعی، دیزل یا بنزین برای هواپیماها، کشتی‌ها، کامیون‌ها و اتومبیل‌های معمولی وجود دارد. تفاوت اصلی بین سوخت های فسیلی و مصنوعی در نحوه تولید آنهاست: سوخت های فسیلی در طی میلیون ها سال در زیر زمین از مواد آلی که به زغال سنگ، گاز طبیعی یا نفت تبدیل می شوند، تشکیل می شوند. سوخت های مصنوعی با تقلید از این فرآیندهای طبیعی با استفاده از منابع تجدید پذیر تولید می شوند.

سوخت های مصنوعی تجدیدپذیر چگونه تولید می شوند؟

برای درک تولید سوخت‌های مصنوعی تجدیدپذیر، باید بدانید که سوخت‌های فسیلی از چه چیزی ساخته شده‌اند: به عبارت ساده، آنها از زنجیره‌ای از عناصر هیدروژن (H) و کربن (C) ساخته شده‌اند. یا به عبارت دیگر از صدها مولکول هیدروکربنی مختلف تشکیل شده اند.
کلید تولید سوخت های مصنوعی گاز سنتزی، مخلوطی از هیدروژن (H) و مونوکسید کربن (CO) است. گاز سنتز را به عنوان یک آجر در نظر بگیرید. هنگامی که آجر دارید، می توانید هر شکلی از خانه بسازید. Syngas آجر جهانی است که برای تولید هر نوع سوخت هیدروکربنی مایع مانند سوخت جت، دیزل یا بنزین به آن نیاز دارید. تبدیل گاز سنتز به سوخت یک فرآیند صنعتی تثبیت شده است که برای چندین دهه در مقیاس وسیع با استفاده از زغال سنگ و گاز طبیعی به عنوان مواد اولیه استفاده شده است که البته پایدار نیست. بنابراین چالش دقیقاً همین جاست: تولید گاز سنتز پایدار. تولید گاز سنتز به مقدار زیادی انرژی نیاز دارد. برای تولید آن به روشی پایدار، این انرژی باید از یک منبع تجدیدپذیر مانند زیست توده، خورشید، باد یا آب تامین شود.

چه نوع سوخت های مصنوعی تجدید پذیر وجود دارد؟

تا به امروز، سه روش برای تولید گاز سنتزی تجدید پذیر و در نتیجه سوخت های مصنوعی سازگار با آب و هوا شناخته شده است: سوخت های زیستی که از زیست توده تولید می شوند، سوخت های الکترونیکی که با برق تجدیدپذیر تولید می شوند و سوخت های خورشیدی که با انرژی خورشیدی تولید می شوند. حرارت. هر سه روش عمدتاً از طریق گاز سنتز، مخلوطی از هیدروژن و مونوکسید کربن انجام می شود. گاز سنتز متعاقباً از طریق فرآیندهای صنعتی گاز به مایع به سوخت مایع تبدیل می شود. به همین دلیل است که گاهی اوقات به این سه روش به ترتیب «بیوماس به مایع»، «قدرت به مایع» و «خورشید به مایع» نیز گفته می‌شود.

زیست توده به مایع سوخت زیستی تولید می کند

در حالی که چندین فرآیند برای تبدیل زیست توده به سوخت مایع وجود دارد، مقیاس پذیرترین و متنوع ترین آنها از نظر مواد اولیه از طریق گازی شدن زیست توده انجام می شود. به طور خاص تر، زیست توده در دماهای بالا به گاز سنتز تبدیل می شود. گرمای ورودی مورد نیاز برای هدایت فرآیند معمولاً با سوزاندن بخشی از خود زیست توده تولید می شود. مواد اولیه می توانند گیاهان رشد داده شده (یعنی محصولات انرژی زای مانند نیشکر یا ذرت)، زیست توده زباله، یا جلبک باشند. سوخت های زیستی تنها نوع سوخت های مصنوعی تجدیدپذیر هستند که در حال حاضر در بازار در مقادیر کم موجود است. آنها اغلب به دلیل رقابت با صنایع غذایی برای زمین های قابل کشت، مصرف آب و مقیاس پذیری محدود مورد انتقاد قرار می گیرند.

Power-to-Liquid سوخت الکترونیکی تولید می کند

سوخت های الکترونیکی از برق تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی، بادی یا برق آبی تولید می شوند. فرآیند قدرت به مایع بر یک سری مراحل تبدیل انرژی متکی است. ابتدا الکتریسیته تجدیدپذیر تولید می شود که سپس الکترولیزری را به حرکت در می آورد که آب را به هیدروژن و اکسیژن تقسیم می کند. سپس، هیدروژن با دی اکسید کربن مخلوط می شود و از طریق واکنش جابجایی معکوس گاز آب (RWGS) به گاز سنتز تبدیل می شود – فرآیندی که در دماهای بالا انجام می شود و با الکتریسیته هدایت می شود. پروژه های متعددی برنامه ریزی شده است، اما تا به امروز هیچ کارخانه صنعتی سوخت الکترونیکی وجود ندارد، که همچنین به این معنی است که سوخت الکترونیکی هنوز در بازار موجود نیست. سوخت های الکترونیکی را می توان با هر نوع برق تجدیدپذیر تولید کرد، بنابراین از نظر تئوری می توان آنها را در سراسر جهان تولید کرد. با این حال، ذخیره سازی برق برای عملکرد مداوم یک چالش باقی مانده است.

Sun-to-Liquid سوخت خورشیدی تولید می کند

سوخت های خورشیدی از گرمای خورشیدی تولید می شوند که یک راکتور ترموشیمیایی را به حرکت در می آورد. در راکتور، دی اکسید کربن و آب به گاز سنتز تبدیل می شود. درست مانند سوخت های الکترونیکی، سوخت های خورشیدی هنوز در بازار موجود نیستند. مناطق آفتابی شرایط ایده آلی را برای تولید سوخت های خورشیدی، به ویژه بیابان ها و مناطق نیمه خشک با تابش خورشیدی بالا، فراهم می کنند. گرمای خورشیدی تولید شده در طول روز را می توان با ذخیره سازی ارزان انرژی حرارتی ذخیره کرد تا تولید سوخت به صورت شبانه روزی امکان پذیر شود. ذخیره سازی نیروگاه های سوخت خورشیدی را خودکفا و مستقل از هر شبکه ای می کند و به آنها پتانسیل می دهد که به سرعت و به طور گسترده مقیاس شوند.

کجا می توان از سوخت های مصنوعی استفاده کرد؟

سوخت های مصنوعی کاملاً با زیرساخت های سوخت جهانی موجود سازگار هستند. آنها را می توان در موتورهای احتراق داخلی معمولی و موتورهای جت استفاده کرد، به این معنی که اتومبیل های معمولی، هواپیماها و کشتی ها را می توان بدون تعویض یا نصب مجدد با سوخت های مصنوعی تغذیه کرد. علاوه بر این، آنها می توانند از زیرساخت سوخت ایجاد شده برای ذخیره و توزیع استفاده کنند.
سوخت‌های مصنوعی تجدیدپذیر عموماً به عنوان راه‌حلی برای کربن‌زدایی به‌ویژه بخش‌های حمل‌ونقلی که نمی‌توانند برقی شوند، دیده می‌شوند. حمل و نقل در مسافت های طولانی به حامل های انرژی با چگالی انرژی بسیار بالا نیاز دارد و بنابراین، همچنان به سوخت های مایع متکی خواهد بود زیرا آنها 60 تا 100 برابر انرژی در هر جرم بیشتری نسبت به باتری های لیتیوم یون دارند. برای حمل و نقل هوایی در مسافت های طولانی، باتری ها خیلی سنگین و حجیم هستند. بنابراین، صنعت هوانوردی برای رسیدن به صفر خالص در آینده، روی سوخت های مصنوعی تجدیدپذیر – که آنها را سوخت های هوایی پایدار (SAF) می نامند، حساب می کند.

 

 

مطالب بیشتر:

انرژی خورشیدی مروری بر این انرژی خارق العاده!

انرژی از زباله ( EfW ) مروری به چگونگی تولید انرژی از زباله

آیا این مطلب را می پسندید؟
https://mazandsolaracademy.ir/?p=3487
اشتراک گذاری:
نویسنده
مطالب بیشتر
برچسب ها:

نظرات

0 نظر در مورد سوخت های مصنوعی چه هستند؟

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

هیچ دیدگاهی نوشته نشده است.