Метаново Audi TCNG със “зелен” водород от 2013 г.

От 2013 г., Audi ще започне серийно производство на TCNG модели, чиито двигатели, базирани на TFSI технологията ще се задвижват с гориво, наречено e-gas: синтетичен метан, произведен чрез метанизация на водород, получен от електролиза с възобновяемо електричество. Новият e-gas проект на Audi е част от постигане на целта на компанията “Audi balanced mobility” или с други думи постигане на неутреален CO₂ баланс в цялата мобилна верига…

От Audi казват, че e-gas проектът, който след три години разработки влиза в практическа фаза, е крайъгълен камък за мисията на компанията да създаде цял набор от възобновяеми източници на енергия. Audi ще доставя три типа зелена енергия за e-gas проекта: електричество, водород и метан. Съответно, всеки от тези източници на енергия е подходящ за различен тип задвижване: за електрически коли, за коли с горивни клетки и за коли на метан (CNG). E-gas проектът се състои от два основни компонента:

• Audi допринася за поставянето на вятърни турбини край бреговете на Северно море, които ще генерират чиста енергия. Тази енергия на свой ред ще потича към електроразпределителната мрежа. Audi иска да използва зелена енергия, за да произвежда и да захранва собствените си електрически задвижвани e-tron модели в бъдеще.

• Нов завод, вторият компонент на e-gas проектът, ще използва остатъчната зелена енергия, за да произвежда водород чрез електролиза. Този източник на енергия, генериран по щадящ климата начин, може да се използва за задвижване на коли с горивни клетки. Audi ще комбинира и водорода с CO₂ за допълнителен процес, с който да произвежда метан. Макар че този метан е известен още като синтетичен природен газ, компанията го нарича Audi e-gas.

  Audi отбелязва, че метанизацията има особеното предимство, че реакцията става с помощта на CO₂, който след това не се изпуска в атмосферата. Това създава абсолютно затворен CO₂ цикъл.

От Audi твърдят, че техният e-gas проект дава отговор на въпроса как зелената енергия може да се съхранява ефективно, независимо от местоположението. Ако има силни морски ветрове, например, тогава излишната енергия може да се преобразува в e-gas и да се съхранява в най-голямата налична система за складиране на енергия: обществената газова система. При необходимост, тази енергия може да потича обратно от газовата към електрическата мрежа по всяко време.

Заедно с нашите партньори по проекта, AUDI AG реализира метод, който прави достъпно CO₂-неутралното придвижване. Нашата технология има потенциала да зададе ново направление на дискусията за увеличаване на източниците на възобновяема енергия. Самите ние поемаме инициативата и допълваме електрическата мобилност с не по-малко екологична концепция за придвижване на дълги разстояния

— Михаел Дик, Член на управителния съвет за техническо развитие

Audi завърши проучвателната фаза на e-gas проекта и ще предприеме втората стъпка в средата на 2011 г.: инвестиция от няколко десетки милиона Евро в конструирането на индустриален завод. Audi ще стартира този голям енергиен проект заедно с партньорите си по проекта: SolarFuel GmbH от Щутгарт; Centre for Solar Energy and Hydrogen Research (ZSW), също от Щутгарт; Fraunhofer Institute for Wind Energy and Energy System Technology (IWES) от Касел и EWE Energie AG.

Вятърните турбини са първият значителен компонент от e-gas проекта на Audi. През първата фраза на проекта ще бъдат финансирани четири големи електроцентрали в офшорни вятърни паркове в Северно море. С капацитет 3.6 МВ всеки, тези четири турбини ще доставят 53 ГВч енергия годишно.

По отношение на вятърната енергия в Германия, офшорните вятърни паркове все още играят малка роля. Разположени далеч от брега, те се въртят средно с 30 км/ч, произвеждайки около 40% повече енергия от наземните паркове.

Вторият голям компонент е e-gas заводът, който ще произвежда водород в индустриални мащаби. Предвижда се строежът да започне през юли 2011 във Верлте, Германия. E-gas заводът е свързан с със завод за отпадъчен биогаз, който доставя концентриран CO₂, необходим за метанизацията, който иначе би замърсил атмосферата. Годишно заводът ще произвежда около 1,000 метрични тона e-gas, консумирайки 2,800 метрични тона CO₂.

E-gas заводът има две основни части: за електролиза и за метанизация. Има и тръбна технология, резервоари, електроника за отворени и затворени цикли и компресори за подаване на e-gas към газопреносната мрежа. През януари 2011 с тестова цел беше изградена лаборатория с капацитет 25 кВ.

Електролизерът работи със зелено електричество. Подпомаган от полимерни електролитни мембрани, електролизерът разделя водата на нейните съставки: водород (H₂) и кислород (O₂). Водородът няма да се използва директно за коли с горивни клетки в първата фаза на проекта; вместо това, след като бъде отделен и изсушен, той ще се съхранява в резервоар и след това е инсталацията за метанизация.

Там, водородът се съединява с въглероден двуокис (CO₂) за образуване на метан (CH₄) с реакцията на Sabatier; като субпродукт се получава вода (H₂O).

Дори по време на първата фаза на e-gas проекта, електричеството, генерирано от вятърна енергия и метанът, произведен от завода ще стигнат за 2,500 коли. Известна част от “вятърното електричество” ще бъде достатъчно за произвеждането на 1,000 A1 e-tron коли и да ги движи в продължение на 10,000 км годишно. Допълнителна част ще отива в мрежата, където излишъците също ще бъдат от полза за e-gas завода, според Audi.

Чрез генерирания с възобновяема енергия e-gas, 1,500 A3 TCNG могат да изминават по 15,000 км годишно, с 150 метрични тона газ, оставащи в газопреносната мрежа. При нужда, този газ също може да потече обратно. Като цяло това представлява голяма добавка за енергийната мрежа и се равнява на много над 30,000,000 климатично-неутрални километра, изминавани всяка година.

По отношение на общия енергиен анализ, компактна кола, задвижвана с природен газ изхвърля по-малко от 30 грама CO₂ на километър, включително всички емисии, генерирани по време на монтирането на вятърните турбини и e-gas завода. Само електрическите коли, директно захранвани с вятърно-генерирано електричество се справят още по-добре: те изхвърлят под 4 г/км въглероден двуокис. Audi обаче отбелязва недостатък в цялостната енергийна картина по отношение на производството на коли: нужна е много енергия за производството на батерии.

Audi твърди, че неговият e-gas проект е в състояние да разреши наведнъж няколко наболели проблема пред доставчиците възобновяемата енергия. В процеса се произвеждат чиста енергия, водород и метан: три ключови източника на енергия за бъдещата мобилност. В средносрочен план, тази технология има потенциала да създаде изключително гъвкава инфраструктура за доставка на електричество, отопление и коли, базирани изцяло на възобновяеми енергии; в допълнение, съответните проценти от трите източника на енергия може да се настройват при необходимост.

Възобновяемите енергии вече осигуряват 17% от генерираното в Германия електричество; предвижда се възобновяемите източници на енергия да осигуряват 77% от консумираното в Германия електричество до 2050 г.

Германската асоциация WindEnergie възлага на Fraunhofer Institute for Wind Energy and Energy System Technology (IWES) да направи проучване. Според него, вятърната енергия може да бъде впрегната за реалистично генериране на около 390 Терават часа (TWh) енергия. Това би покрило 64.7% от цялата консумация на електричество в Германия от 603 TWh през 2010 г. Общият резултат в компютърно симулирания модел в се равнява на 198 гигавата (ГВ).

Производството на електричество от вятър и слънце обаче е зависимо от природните колебания и необходимото складово пространство в момента е доста ограничено. Помпените станции разполагат само с краткосрочни възможности за съхранение: по време на авария в Германия те могат да осигурят само за час. Всички останали решения, като заводи за съхранение на компресиран въздух също имат сериозно ограничения по отношение на капацитета и периода на съхранение.

Според Audi метанизацията на водород с помощта на възобновяема енергия спомага за решаване на този проблем: енергийната мрежа е свързана с подземната газопреносна мрежа, която може да съхранява излишъците от енергия с месеци. Газовата мрежа има потенциален капацитет от 217 TWh, в контраст с електрическата, чийто капацитет е само 0.04 TWh, а нейният транспортен капацитет е само една десета от този на газовата мрежа.

Енергията може да бъде пренасяна от газовата мрежа вероятно от газови заводи или по децентрализиран начин, в блоков тип термални енергийни станции обратно към електрическата мрежа по всяко време. Нови, децентрализирани комбинирани електроцентрали могат да увеличат още повече ефективността. В допълнение, метанът е подходящ и за снабдяване на сгради или за осигуряване на високи температури за процеса.

Съотношението на ефективност на вятърната енергия към метана при пилотния e-gas завод е около 54%. Дори с отчитана на разсейващата топлина, стойността е значително висока. Целта е в бъдеще да се постигне съотношение на ефективност над 60%. Според Audi потенциалът за съхранение на големи количества енергия чрез събиране на електричество и газ от една страна, както и вятърна и соларна енергия от друга може “истински да подтикне” увеличаването на източници на възобновяема енергия. E-gas проектът на Audi лесно може да бъде възпроизведен във всяка страна, която разполага с газопреносна мрежа.

Audi A3 TCNG.

Audi A3 TCNG може да се движи с e-gas, който Audi произвежда в метанационната инсталация. Чрез “метод с балансиран цикъл” — подобен на закупуването на зелена енергия — A3 TCNG собствениците биха могли да зареждат своите коли с вятърна енергия от 2013 г. Когато шофьор зарежда e-gas, съответното количество възобновяема енергия, нужно за производството на заредения e-gas се подава обратно към мрежата.

Високото октаново число от около 130 RON на природния газ, биометана и също на e-gas спомага за висока компресия при турбо двигателите, което от своя страна осигурява висока ефективност. Audi A3 TCNG разполага с две опции: ако метанът свърши и наблизо няма метанстанция, колата може да се движи с бензин без промяна на производителността.

[Източник: Greencarcongress]