Stare termoelektrarne na premog, tudi TEŠ, bi lahko dobile novo življenje

Termoelektrarne na premog naj bi postopoma postale stvar preteklosti. Tudi za Termoelektrarno Šoštanj (TEŠ) je predvideno, da bo premog prenehala uporabljati do leta 2033.

Toda to ne pomeni, da bi jo takrat morali ugasniti in zapreti, ugotavljajo znanstveniki. V termoelektrarnah bi namreč namesto premoga lahko kurili železo v prahu. To bi omogočilo shranjevanje energije iz obnovljivih virov za obdobja, ko ni dovolj vetra in sonca, piše znanstveni portal ZME Science.

Kako bi to potekalo?

V termoelektrarnah bi namesto premoga uporabljali železov prah. Pri njegovem zgorevanju bi se sproščala toplota, ki bi jo uporabili za poganjanje turbin in proizvodnjo električne energije. Glavni trdni ostanek zgorevanja bi bila rja, ki bi jo lahko znova pretvorili v gorivo.

Raziskovalci nemškega Tehnološkega inštituta Karlsruhe, ki so zasnovali ta predlog, ugotavljajo, da bi s tovrstno ponovno uporabo termoelektrarn pomagali rešiti eno največjih težav obnovljivih virov energije – kako zagotoviti zanesljivo oskrbo z elektriko tudi takrat, ko veter ne piha in sonce ne sije. Hkrati pa bi v primerjavi s kurjenjem premoga močno zmanjšali izpuste ogljikovega dioksida.

"Železo v prahu se pri zgorevanju obnaša zelo podobno kot premog. Želeli smo ugotoviti, ali bi bilo mogoče obstoječe termoelektrarne na premog predelati tako, da bi namesto premoga kurile železo," je povedala vodilna avtorica raziskave Julia Schuler.

Baterija iz rje

Za proizvodnjo električne energije bi uporabljali železo v prahu, ki pri zgorevanju tvori železov oksid oziroma rjo. S pomočjo vodika, pridobljenega iz obnovljivih virov energije, bi nato železovemu oksidu odvzeli kisik in ga tako ponovno pretvorili v železo. Železo v prahu bi lahko nato znova uporabili kot gorivo.

Ko drobni delci železa reagirajo s kisikom, se sprošča toplota, pri tem pa nastaja železov oksid oziroma rja. Predelana termoelektrarna na premog bi lahko to toploto uporabila za proizvodnjo pare, ki bi poganjala obstoječe turbine in generatorje električne energije.

Po oceni Julie Schuler bi bile predelave potrebne predvsem pri sistemu za proizvodnjo toplote, medtem ko bi druge dele elektrarne, kot so parni sistem, turbine, generator in priključek na električno omrežje, lahko uporabljali še naprej.

Vendar pa je za pretvorbo rje nazaj v železo potrebna energija. Zato si je treba tovrsten sistem predstavljati kot ogromno baterijo v velikosti elektrarne, ki omogoča shranjevanje električne energije iz obnovljivih virov za poznejšo uporabo, ne pa kot način pridobivanja dodatne energije.

Prednosti uporabe železa v prahu namesto vodika

Glavni praktični prednosti uporabe železa v prahu namesto vodika sta lažje skladiščenje in prevoz. Za shranjevanje vodika so potrebni zelo dragi, posebej zasnovani rezervoarji, saj lahko vodik kot najmanjša molekula v kemiji uhaja skozi številne običajne materiale in tesnila. Zato so vodikovi cevovodi in rezervoarji dragi, njihova uporaba pa logistično zahtevna.

Železo v prahu je nasprotno mogoče skladiščiti v običajnih silosih in ga na velike razdalje prevažati z obstoječo tovorno infrastrukturo. To pomeni, da bi lahko države z veliko sončne ali vetrne energije proizvajale železo kot gorivo in ga izvažale v države, kjer je obnovljivih virov energije manj.

Pri tem ne gre zgolj za teoretično zamisel. Raziskovalci Tehnološke univerze v Eindhovnu na Nizozemskem so že leta 2020 v lokalni pivovarni predstavili 100-kilovatni gorilnik na železo v prahu. Toploto, ki je nastajala pri zgorevanju železa, so uporabili pri proizvodnji piva.

Novejša raziskava iste univerze, objavljena letos, pa je pokazala, da je mogoče železo v prahu sežgati, zbrati nastali železov oksid in ga ponovno pretvoriti v gorivo. Raziskovalci so ta postopek uspešno ponovili v desetih zaporednih ciklih.

Kje bi bila uporaba železa najbolj smiselna?

Raziskovalci so modelirali evropski energetski sistem do leta 2050 in ugotovili, da bi bila uporaba železa kot goriva posebej zanimiva za države z omejenimi možnostmi shranjevanja vodika in malo hidroelektrarnami.

Po njihovih izračunih bi lahko imele evropske elektrarne na železo do leta 2050 skupno približno 17 gigavatov instalirane moči, večinoma v predelanih termoelektrarnah na premog. Obratovale bi le od dva do 14 odstotkov časa v letu, predvsem ob pomanjkanju elektrike iz obnovljivih virov.

Zanimivo je, da so raziskovalci med državami, kjer bi lahko premogovne elektrarne predelali za uporabo železa v prahu, uvrstili tudi Slovenijo. Po njihovem modelu bi lahko do leta 2050 na ta način zagotovili 685 megavatov instalirane moči. Največji potencial so ugotovili v Nemčiji (4.456 MW), na Nizozemskem (2.671 MW) in Češkem (2.524 MW). Gre sicer za teoretične izračune, ne za konkretne načrte predelave elektrarn.

Največji izziv ostaja ponovna pretvorba rje v železo, ki je še vedno draga in energetsko potratna. Čeprav so raziskovalci že dokazali, da je železo mogoče večkrat uporabiti kot gorivo, je tehnologija še daleč od komercialne uporabe. Poleg tega pri zgorevanju nastajajo tudi dušikovi oksidi in drobni delci.

Raziskovalci zato poudarjajo, da gre za obetavno možnost zagotavljanja rezervne električne energije, ne pa za že pripravljeno zamenjavo za premog. Ob tem opozarjajo, da bi Evropa s prehitrim rušenjem premogovnih elektrarn lahko izgubila infrastrukturo, ki bi jo bilo mogoče v prihodnosti ponovno uporabiti.

Ugotovitve so objavili v znanstveni reviji Chem Circularity.