Kostir metanólrafalla

Metanólrafstöðvar, sem ný tækni í orkuframleiðslu, sýna fram á verulega kosti í tilteknum aðstæðum og innan framtíðarorkubreytinga. Helstu styrkleikar þeirra liggja aðallega á fjórum sviðum: umhverfisvænni, sveigjanleika í eldsneyti, stefnumótandi öryggi og þægindum í notkun.

Hér er ítarleg sundurliðun á helstu kostum metanólsrafstöðvasett:

I. Helstu kostir

1. Framúrskarandi umhverfiseiginleikar
   • Lágkolefnislosun / kolefnishlutleysi: Metanól (CH₃OH) inniheldur eitt kolefnisatóm og bruni þess framleiðir mun minna koltvísýring (CO₂) en dísel (sem hefur ~13 kolefnisatóm). Ef notað er „grænt metanól“ sem er myndað úr grænu vetni (framleitt með rafgreiningu með endurnýjanlegri orku) og uppsafnaðri CO₂, er hægt að ná fram nánast kolefnislausri losunarhringrás.
   • Lítil mengunarlosun: Metanól brennur hreinna en díselrafstöðvar og framleiðir nánast engin brennisteinsoxíð (SOx) og agnir (PM – sót). Losun köfnunarefnisoxíða (NOx) er einnig mun minni. Þetta gerir það mjög hagkvæmt á svæðum með strangar útblástursreglur (t.d. innandyra, í höfnum, á náttúruverndarsvæðum).
2. Fjölbreytt úrval eldsneytisgjafa og sveigjanleiki
   • Margar framleiðsluleiðir: Metanól er hægt að framleiða úr jarðefnaeldsneyti (jarðgasi, kolum), með lífmassagasmyndun (lífmetanóli) eða með myndun úr „grænu vetni + bundnu CO₂“ (grænu metanóli), sem býður upp á fjölbreyttar hráefnisuppsprettur.
   • Orkuskiptabrú: Á núverandi stigi, þar sem endurnýjanleg orka er enn óregluleg og vetnisinnviðir vanþróaðir, er metanól kjörinn burðarefni til að skipta úr jarðefnaeldsneyti yfir í græna orku. Hægt er að framleiða það með því að nota núverandi innviði fyrir jarðefnaeldsneyti og ryðja brautina fyrir grænt metanól í framtíðinni.
3. Yfirburðaöryggi og auðveld geymsla og flutningur
   • Vökvi við umhverfisaðstæður: Þetta er mesti kosturinn fram yfir lofttegundir eins og vetni og jarðgas. Metanól er vökvi við stofuhita og þrýsting og þarfnast ekki geymslu við háþrýsting eða lágan hita. Það getur notað beint eða auðveldlega endurbætt núverandi bensín-/dísiltanka, tankbíla og eldsneytisáfyllingarinnviði, sem leiðir til mjög lágs geymslu- og flutningskostnaðar og tæknilegra hindrana.
   • Tiltölulega mikil öryggi: Þótt metanól sé eitrað og eldfimt, þá gerir fljótandi ástand þess leka auðveldari að stjórna og meðhöndla samanborið við lofttegundir eins og jarðgas (sprengifimt), vetni (sprengifimt, lekahætt) eða ammóníak (eitrað), sem gerir öryggi þess auðveldara í meðförum.
4. Þroskuð tækni og þægindi við endurbætur
   • Samhæfni við tækni brunahreyfla: Hægt er að breyta núverandi díselrafstöðvum til að ganga fyrir metanóli eða metanól-dísel tvíeldsneyti með tiltölulega einföldum breytingum (t.d. að skipta um eldsneytisinnspýtingarkerfi, stilla stýrieiningu, bæta tæringarþolin efni). Kostnaðurinn við breytingar er mun lægri en að þróa alveg nýtt rafkerfi.
   • Möguleiki á hraðri markaðssetningu: Með því að nýta sér þroskaða iðnaðarkeðju brunahreyfla getur rannsóknar- og þróunar- og fjöldaframleiðsluferlið fyrir metanólrafstöðvar styttst, sem gerir kleift að markaðssetja þær hraðar.

II. Kostir í notkunarsviðsmyndum

• Sjávarorka: Þar sem Alþjóðasiglingamálastofnunin (IMO) ýtir undir kolefnislosun er grænt metanól talið vera lykileldsneyti í framtíðinni, sem skapar gríðarlegan markað fyrir metanólrafstöðvar/orkukerfi fyrir skip.
• Aflgjafarlausn utan raforkukerfis og varaafl: Í aðstæðum þar sem þörf er á áreiðanlegri varaaflsorku, svo sem í námum, á afskekktum svæðum og í gagnaverum, gerir auðveld geymslu/flutning metanóls og mikill stöðugleiki það að hreinni lausn fyrir raforku utan raforkukerfis.
• Hámarksnýting og geymsla endurnýjanlegrar orku: Umframorku úr endurnýjanlegri orku er hægt að breyta í grænt metanól til geymslu („Power-to-Liquid“), sem síðan er hægt að nota til að framleiða stöðuga orku með metanólrafstöðvum þegar þörf krefur. Þetta leysir vandamálið með óstöðugleika endurnýjanlegrar orku og er frábær lausn til langtíma orkugeymslu.
• Færanleg orka og sérhæfð svið: Í útblástursnæmu umhverfi eins og starfsemi innanhúss eða björgunaraðgerðum eru metanóleiningar með lágum útblæstri hentugri.

III. Áskoranir sem þarf að hafa í huga (til að fá heildarmynd)

• Lægri orkuþéttleiki: Rúmmálsorkuþéttleiki metanóls er um það bil helmingur af orkuþéttleika dísilolíu, sem þýðir að stærri eldsneytistankur er nauðsynlegur fyrir sömu afköst.
• Eituráhrif: Metanól er eitrað fyrir menn og þarfnast strangrar meðhöndlunar til að koma í veg fyrir inntöku eða langvarandi snertingu við húð.
• Samrýmanleiki efna: Metanól er ætandi fyrir ákveðin gúmmí, plast og málma (t.d. ál, sink), sem krefst þess að velja samrýmanleg efni.
• Innviðir og kostnaður: Eins og er er framleiðsla á grænu metanóli lítil og kostnaðarsöm, og eldsneytiskerfi er ekki að fullu komið á. Hins vegar gerir fljótandi eðli þess uppbyggingu innviða mun auðveldari en fyrir vetni.
• Vandamál við kaldræsingu: Hreint metanól gufar illa upp við lágt hitastig, sem getur valdið vandamálum við kaldræsingu og krefst oft viðbótaraðgerða (t.d. forhitunar, blöndunar við lítið magn af dísilolíu).

Yfirlit

Helsti kosturinn við metanólrafstöðvar felst í því að sameina geymslu-/flutningsþægindi fljótandi eldsneytis við umhverfismöguleika framtíðar græns eldsneytis. Þetta er hagnýt brúartækni sem tengir hefðbundna orku við framtíðar vetnis-/endurnýjanlega orkukerfi.

Það hentar sérstaklega vel sem hreinn valkostur viðdíselrafstöðvarí aðstæðum þar sem miklar umhverfiskröfur eru gerðar, mikil áhersla er lögð á þægilega geymslu/flutninga og aðgang að metanólframleiðsluleiðum. Kostir þess munu verða enn áberandi eftir því sem græni metanóliðnaðurinn þroskast og kostnaður lækkar.