Rauta täydentämään vetyä energiankantajana

Olipa kyse sitten rannikkoalueiden tuulienergiasta tai aavikkoalueiden aurinkoenergiasta – rauta voisi tulevaisuudessa toimia kuljetettavana energiankantajana, mikä mahdollistaisi näiden uusiutuvien energialähteiden käytön maailmanlaajuisesti. ”Tämä toimii kierrossa, joka ei tuota hiilidioksidia tai ympäristölle haitallisia aineita”, sanoo Julia Schuler Karlsruhen teknillisen korkeakoulun (KIT) teollisen tuotannon instituutista (IIP).

Sähköntuotannossa rautajauhe poltetaan, jolloin syntyy rautaoksidia eli ruostetta. Uusiutuvista lähteistä saatavan vedyn avulla se pelkistetään takaisin raudaksi prosessissa, jossa siitä poistetaan sen sisältämä happi. Rautajauhetta voidaan sitten käyttää uudelleen. ”Poltaessa rautajauhe käyttäytyy paljolti kuten hiili.

Halusimme selvittää, olisiko mahdollista muuttaa olemassa olevia hiilivoimalaitoksia rautakäyttöisiksi”, Schuler sanoo. Hän uskoo, että muutokset ovat ensisijaisesti tarpeen lämmöntuottajan osalta; muita komponentteja, kuten höyrykiertoa, turbiineja, generaattoria ja sähköverkkoyhteyttä, voitaisiin edelleen käyttää.

Clean Circles -tutkimushankkeen tulosten perusteella KIT:n tutkijat tekivät tutkimuksen selvittääkseen, miten rautakiertoa voitaisiin käyttää sähköntuotantoon ilmastoneutraalissa eurooppalaisessa energiajärjestelmässä.

Tulokset osoittavat, että rauta ei korvaa vetypohjaista sähköntuotantoa, mutta se voisi hyödyllisesti täydentää sitä ilmastoneutraalissa energiajärjestelmässä. Rauta sopii erityisen hyvin pitkäaikaiseksi energian varastointimateriaaliksi.

Jauhemuodossa sitä on verrattain helppo varastoida ja kuljettaa, kun taas vety vaatii kalliin putkiverkoston, tuontiterminaaleja ja maanalaisia varastointilaitoksia.

Rautajauheen käyttö mahdollistaisi uusiutuvan energian kuljettamisen maailmanlaajuisesti pienemmillä infrastruktuuri-investoinneilla. Samaan aikaan Euroopan ylijäämäsähköä voitaisiin käyttää rautajauheen muuntamiseen paikallisissa pelkistyslaitoksissa, jolloin tuotetaan varastoitava energialähde vedyn tuotantovaiheen kautta.

Simulaatioissa rautajauheella toimivat voimalaitokset osoittautuivat erityisen lupaaviksi maissa, joissa vesivoiman tuotantomahdollisuudet tai vedyn maanalainen varastointi ovat rajalliset. Tällaisilla alueilla rauta voi auttaa täyttämään toimitusvajeita pitkien aikojen aikana, jolloin tuuli- tai aurinkovoimaloiden energiantuotanto on riittämätöntä. Samalla se vähentää vetyinfrastruktuurin kuormitusta esimerkiksi silloin, kun tuontikapasiteetti tai siirtoputket saavuttavat rajansa. Potentiaali on erityisen suuri Saksassa, jossa on paljon hiilivoimaloita. Turbiinit, verkkoyhteydet, lämpöverkot ja muut infrastruktuurin osat voitaisiin säilyttää.

Aiheesta aiemmin:

Ruosteen muuttaminen polttoaineeksi

Lämpöä siirtävä kvasihiukkanen

Sähköä ruosteen avulla