Ekologiczna wieża cieplna 3w1. Oto czym Szwajcarzy chcą zrewolucjonizować branżę lotniczą!

W Hiszpanii znajduje się nietypowy obiekt skonstruowany przez szwajcarskich naukowców z ETH Zurich. Jest to wieża cieplna, która produkuje zrównoważone ekologicznie paliwo do silników odrzutowych – wykorzystuje ona jedynie energię słoneczną, wodę i dwutlenek węgla, które następnie w wyniku reakcji termochemicznej tworzą mieszankę paliwową kerozyny (nafty) i diesla.

Branża lotnicza ma twardy orzech do zgryzienia w kontekście walki z globalnym ociepleniem. Kilkadziesiąt tysięcy samolotów latających po całym świecie jest napędzanym konwencjonalnym paliwem do silników odrzutowych. Wszelakie próby jego zastąpienia (chociażby biopaliwem) jak dotąd się nie sprawdziły.

Czytaj też: W Europie zaczęła się nowa epoka. Ingerencja człowieka przysporzyła poważnych problemów

Naukowcy z ETH Zurich opracowali nietypowy projekt konstrukcji, który jest testowany w Hiszpanii. Paliwo jest tutaj produkowane tylko z energii słonecznej, wody i dwutlenku węgla. Czy tylko z tych elementów jesteśmy w stanie wytworzyć paliwo napędowe dla tysięcy maszyn na niebie? Tak, ale…

źródło: Zoller S., 2022 / Joule, open access CCA 4.0

Wieża cieplna – jak działa produkcja?

Testowa instalacja w Hiszpanii wykorzystuje energię cieplną ze 169 paneli słonecznych. Produkują one około 50 kW energii. Następnie ten zasób jest kierowany do termochemicznej reakcji typu redoks, w której cyklicznie zachodzi redukcja i oksydacja. Woda i dwutlenek węgla poddawane są tej reakcji przy wsparciu tlenku ceru – powstaje wówczas gaz syntezowy, mieszanina tlenku węgla i wodoru. Wszystko odbywa się w jednej komorze, zatem można swobodnie manewrować stężeniem wody i CO2, aby uzyskać gaz syntezowy o żądanych proporcjach składników.

Ostatni etap procesu polega na transporcie gazu syntezowego na dół wieży, gdzie w jednostce Gas-to-Liquid (GtL, „gaz do płynu”) jest wytwarzana faza ciekła paliwa, która zawiera kerozynę (naftę) i diesel w różnych proporcjach.

Czytaj też: Sekretny rosyjski dron w rękach Ukrainy. To rzadki widok, który teraz wszyscy możemy podziwiać

Na poziomie teorii wszystko brzmi bardzo dobrze, jednakże w rzeczywistości rozwiązanie wymaga jeszcze wielu ulepszeń. Po pierwsze nie zostało podane przez naukowców, w jakich proporcjach kerozyny i diesla było wyprodukowane paliwo. Według ich informacji w ciągu 9 dni przy częstotliwości sześciu do ośmiu cykli reakcyjnych dziennie powstało 5191 litrów paliwa. Słynny Boeing 787 Dreamliner do swoich najdłuższych tras potrzebuje aż 126 tysięcy litrów paliwa…

Ponadto podczas testów wieży cieplnej kilkukrotnie dochodziło do przegrzewania. Temperatura w reaktorze dochodziła prawie do krytycznej temperatury 1500 st. C.

Niemniej nowy sposób produkcji paliwa do silników odrzutowych, pomimo swojej małej wydajności, może być pośrednim rozwiązaniem przy ograniczaniu zużycia konwencjonalnych paliw przez branżę lotniczą. Wystarczy zmieszać naturalne paliwo z nowym, syntetycznie wyprodukowanym.

O wieży cieplnej można dowiedzieć się więcej z artykułu naukowego opublikowanego na łamach czasopisma Joule.