Желязото би могло да служи като химически носител за съхранение на енергия в бъдеще, правейки големи количества възобновяема енергия достъпни в дългосрочен план. Това е идеята на екип от Технологичния институт Карлсруе (KIT). Те са изследвали потенциала на тази технология в производството на електроенергия за първи път.
Независимо дали става въпрос за вятърна енергия от планините и бреговете, или за слънчева енергия от пустинните райони: желязото би могло да помогне тези възобновяеми енергийни източници да станат използваеми в световен мащаб в бъдеще като преносим енергиен носител. „Това работи в цикъл без емисии на въглероден диоксид или вредни за околната среда вещества“, обяснява Юлия Шулер от Института за индустриално производство и управление (IIP) към Технологичния институт Карлсруе (KIT).
По-конкретно, железният прах се изгаря, за да се генерира енергия. Остатъкът е железен оксид, или по-скоро ръжда. След това той се редуцира обратно до желязо, използвайки възобновяем водород, като в процеса се отстранява кислородът. Железният прах е подходящ за повторна употреба. „Железният прах се държи много подобно на въглищата при горене. Следователно, изследванията проучват дали съществуващите електроцентрали, работещи с въглища, могат да бъдат преобразувани за горене на желязо“, обяснява Шулер. Модификации биха били необходими предимно в топлогенератора; други компоненти на електроцентралата, като например парния цикъл, турбините, генератора и мрежовата връзка, биха могли да бъдат използвани повторно в тази концепция.
Въз основа на откритията от изследователския проект „Чисти кръгове“ върху цикъла на желязото, екип в KIT проучи как цикълът на желязото може да се използва за производство на електроенергия в климатично неутрална европейска енергийна система. За тази цел те разшириха установен модел на енергийна система (PERSEUS), за да включат опцията за преобразуване на електроцентрали, работещи с въглища, редукционни съоръжения и инфраструктура за съхранение и пренос. Използвайки този разширен модел, те оптимизираха развитието на европейската енергийна система до 2050 г., сравнявайки цикъла на желязото с други технологии като батерии, съхранение на водород и водородни електроцентрали. Резултатите показват, че макар желязото да не може да замести производството на електроенергия на базата на водород, то може да бъде ценно допълнение към климатично неутрална енергийна система.
Желязото предлага особени предимства като дългосрочен носител за съхранение, съобщава KIT: Прахът е сравнително лесен за съхранение и транспортиране, докато използването на водород изисква сложна мрежа от тръбопроводи, терминали за внос и подземни хранилища. Железният прах може да се използва и за транспортиране на възобновяема енергия в световен мащаб с по-малко инфраструктура. В същото време, местните редукционни инсталации биха могли да преобразуват излишната електроенергия в Европа в железен прах като акумулируем енергиен носител чрез междинния етап на производството на водород.
В симулациите, електроцентралите, работещи с железен прах, се оказаха особено привлекателни в страни с ограничен водноелектрически потенциал или капацитет за съхранение на водород подземен капацитет. В такива региони желязото може да помогне за преодоляване на недостига на електроенергия по време на продължителни периоди на ниско производство на електроенергия от вятърни и слънчеви електроцентрали. Същевременно то облекчава натиска върху водородната инфраструктура, например когато капацитетът за внос или транспортните тръбопроводи достигнат своите граници.
Изследователският екип смята за „окуражаващ сигнал“ за по-нататъшното развитие на технологията факта, че електроцентралите, работещи с железен прах, са част от енергийна система с минимални разходи във всички разглеждани сценарии. „Желязото би могло да играе специфична, но икономически жизнеспособна роля в бъдеще за постигане на климатична неутралност и осигуряване на надеждна достъпност до възобновяеми енергийни източници“, казва Шулер.
Дали обаче действително ще настъпи нова „желязна ера“ зависи до голяма степен от това колко сложно е преобразуването на съществуващите електроцентрали и колко ефективно железният оксид може да бъде редуциран обратно до желязо в бъдеще.