Устранение выбросов CO2 в производстве — цель крупного исследовательского альянса

ОСТИН, Техас – Альянс девяти университетов, трех национальных лабораторий и 37 компаний преодолеет одно из самых больших препятствий на пути к декарбонизации производства: выбросы углекислого газа в результате производства технологического тепла.

Исследователи из Техасского университета в Остине сыграют значительную роль в усилиях, направленных на замену источника энергии, питающего большинство производственных процессов, заменяя углеводородное топливо чистой электроэнергией, вырабатываемой с помощью возобновляемых источников, таких как солнечная энергия и ветер. Это может оказать серьезное влияние, поскольку на долю промышленности приходится более 30% выбросов углекислого газа в США.

«Превращение сырья в полезные продукты требует повышенных температур и источника тепла. Во многих отраслях отопление сегодня осуществляется так же, как это делалось в первые дни промышленной революции – путем сжигания топлива, которое, в свою очередь, генерирует CO2», – сказал он. Майкл Балдеа, профессор факультета химической инженерии МакКетты Инженерной школы Кокрелла и Института вычислительной техники и наук Одена, который руководил работой от имени UT. «То, чего мы здесь пытаемся достичь, — это найти лучшие способы заменить отопление сжиганием электрическим отоплением».

Новый институт электрифицированных процессов для промышленности без углерода (EPIXC) финансируется за счет пятилетнего гранта в размере 70 миллионов долларов США от Министерства энергетики и более 74 миллионов долларов США в виде взносов промышленности и других источников. Это седьмой институт инноваций в производстве экологически чистой энергии Министерства энергетики.

Исследователи UT в Остине получат 17 миллионов долларов от Министерства энергетики в рамках проекта, второго по величине после Университета штата Аризона, который является ведущим учреждением. Техасские инженеры, участвующие в проекте, применят в исследованиях свой уникальный опыт в области химической обработки и электросетей. Центр технологических наук и технологий UT в Остине станет ключевым испытательным полигоном для реализации и проверки новых идей.

«Техасские инженеры стремятся решить самые большие мировые проблемы, а декарбонизация производства сейчас настолько велика, насколько это возможно», - сказал Роджер Боннеказе, декан Инженерной школы Кокрелла. «Объединенный опыт школы Кокрелла в области энергетики и химического машиностроения и ее уникальный Центр технологических процессов и технологий будут иметь неоценимое значение для успеха этого альянса».

Тепло имеет важное значение для производства и используется для поддержки химических реакций, удаления влаги, генерации пара, ускорения химического разделения, плавления и обработки металлов и многого другого. Однако технологическое отопление — создание тепловой энергии, используемой для преобразования материалов и производства промышленных товаров — потребляет больше энергии и производит больше выбросов углекислого газа, чем любая другая операция в промышленном секторе. Перейдя на чистую электроэнергию в качестве источника энергии, промышленность может сократить выбросы и повысить энергоэффективность с помощью таких технологий, как индукционный, микроволновый или радиочастотный нагрев, в дополнение к традиционным резистивным нагревателям.

На ранних этапах проекта исследователи UT в Остине сосредоточатся на двух основных проблемах. Первый — это логистика перехода с природного газа на электрические котлы для выработки пара для производства.

Второй фронт – это понимание того, какое влияние окажут эти изменения. Электрификация производства может создать дополнительную нагрузку на энергосистему. И сильная зависимость от возобновляемых источников энергии станет изменением из-за их циклической доступности.

«Возобновляемая электроэнергия работает с перебоями – ветер дует сильнее ночью, а солнце светит только днем ​​– поэтому нам придется привыкнуть к мысли, что источник энергии, который мы будем использовать, будет меняться», – сказал Балдеа. «В настоящее время производители предполагают, что электричество — это полезность, которая доступна всякий раз, когда она необходима, поэтому нам придется изучить влияние этой изменчивости».

Балдеа — технический директор Института EPIXC. В развитии института из Техасского университета в Остине также принимают участие Брайан Коргель, профессор химического машиностроения и директор Энергетического института в Техасском университете в Остине; Брюс Элдридж, выдающийся старший преподаватель химического машиностроения; Винс Торрес, заместитель директора Центра энергетических и экологических ресурсов школы Кокрелла; Хао Чжу и Алекс Хэнсон, преподаватели факультета электротехники и вычислительной техники семьи Чандра; Мария Юнгер, профессор кафедры гражданского, архитектурного и экологического проектирования; и Вайбхав Бахадур, профессор кафедры машиностроения Уокера.