Nors anglimi kūrenamos elektrinės daug kur Europoje traukiasi, mokslininkai siūlo joms netikėtą „antrą gyvenimą“ – vietoj anglių deginti geležies miltelius ir taip veikti kaip didžiulė energijos kaupimo sistema.
Principas primena įprastą šiluminę elektrinę: degant smulkioms geležies dalelėms išsiskiria šiluma, ji kaitina vandenį ir suka jau esamas turbinas bei generatorius. Skirtumas tas, kad kietoji liekana daugiausia yra geležies oksidas – kitaip tariant, rūdys.
Karlsrūhės technologijos instituto (KIT) tyrėjai skaičiuoja, kad toks sprendimas galėtų padėti spręsti vieną didžiausių atsinaujinančios energetikos problemų – ką daryti, kai nepučia vėjas ir nešviečia saulė, bet elektros vis tiek reikia.
Vis dėlto tai nėra „nemokama“ energija: rūdis paversti atgal į geležies kurą reikia energijos. Dėl to idėja labiau panaši į elektrinės dydžio bateriją, kuri perteklinę atsinaujinančią elektrą „sukaupia“ geležies pavidalu ir vėliau ją grąžina į tinklą šilumos gamybos forma.
Baterija, kuri atrodo kaip rūdys
Degant geležies milteliams, geležis reaguoja su deguonimi, išsiskiria šiluma, o produktas – geležies oksidas. Modifikuota anglies elektrinė šią šilumą galėtų panaudoti garui gaminti ir elektros generavimui, išlaikant dalį esamos infrastruktūros.
Kad ciklas būtų uždaras, oksidą reikėtų surinkti ir „įkrauti“ – atimti deguonį, kad vėl gautume geležį. Tam siūloma naudoti vandenilį, pagamintą iš atsinaujinančios elektros elektrolizės būdu, skaidant vandenį.
Tyrėjai akcentuoja praktišką skirtumą nuo vandenilio kaupimo: vandeniliui reikia specialių talpų ir infrastruktūros, o geležies miltelius teoriškai galima laikyti įprastuose silosuose ir gabenti esama krovinių logistika.
Pati koncepcija jau bandyta praktikoje: 2020 metais Eindhoveno technologijos universiteto mokslininkai pademonstravo 100 kilovatų galios geležies degiklį vietos alaus darykloje, kur šiluma buvo panaudota gamybai. Kitame, 2026 metais publikuotame to paties universiteto tyrime aprašyta, kad geležies miltelius pavyko deginti ir vėl atkurti kurą per dešimt ciklų.
Kur Europoje tai galėtų būti naudinga
KIT komanda modeliuodama Europos energetikos sistemą iki 2050 metų vertino, kur geležies deginimas galėtų būti ekonomiškai prasmingesnis nei didelio masto baterijų parkai, vandenilio jėgainės ar kiti rezervinės galios sprendimai.
Skaičiavimuose pabrėžta, kad baterijos gerai tinka kelioms valandoms, tačiau ilgoms „sausroms“, kai atsinaujinančių šaltinių mažai, reikiami mastai tampa brangūs. Vandenilis gali būti kaupiamas ilgiau, ypač požeminėse druskų ertmėse, bet ne visos šalys turi tam tinkamas geologines sąlygas.
Modelyje geležies kuras atrodė patrauklesnis tokioms šalims kaip Airija, Suomija ar Čekija – ten mažiau galimybių dideliems požeminio vandenilio kaupimo sprendimams ir mažiau hidroenergijos, kuri galėtų „užkamšyti“ trūkumus.
Pagrindiniame scenarijuje iki 2050 metų Europoje susidarytų apie 17 gigavatų geležimi kūrenamos galios, iš kurių maždaug 13,6 gigavato – konvertuojant esamas anglies elektrines. Likusi dalis būtų nauji objektai, daugiausia Airijoje ir Suomijoje. Taip pat skaičiuota, kad geležies sprendimai sumažintų vandeniliu kūrenamų elektrinių poreikį apie 9 proc.
Rezultatai skirtingose šalyse išsiskyrė: Danija, Prancūzija ir Nyderlandai modelyje konvertavo visą tinkamą anglies elektrinių galią, o Vokietija – tik apie 19 proc. Lenkijoje ir Ispanijoje geležies elektrinių šiame modelyje apskritai neatsirado – ten palankesnės vandenilio kaupimo alternatyvos.
Dar viena svarbi detalė – tokios jėgainės, pagal skaičiavimus, dirbtų tik apie 2–14 proc. metų laiko. Kitaip tariant, tai būtų atsarginis „draudimo polisas“, o ne kasdienė bazinės generacijos elektrinė.
Didžiausia kliūtis – „įkrovimas“
Tyrėjai pabrėžia, kad anglies elektrinės neįmanoma tiesiog rytoj perjungti į geležies kurą. Reikėtų naujų degiklių, miltelių tvarkymo įrangos, filtravimo sistemų, o svarbiausia – ekonomiškai veikiančios technologijos geležies oksidui paversti atgal į geležį pramoniniu mastu.
Modeliuose idėja tapo gerokai patrauklesnė, kai buvo daromos prielaidos apie efektyvesnį „rūdžių“ regeneravimą – tokiu atveju geležimi kūrenama galia išaugtų iki 38,4 gigavato. Tačiau padidinus modernizavimo kaštus, plėtra smarkiai traukėsi.
Be ekonomikos, yra ir technologinių neapibrėžtumų: skaičiavimuose naudotos penkios reprezentatyvios meteorologinės savaitės per metus, todėl ekstremaliai ilgi silpno vėjo ar menkos saulės laikotarpiai gali būti ne iki galo įvertinti.
Nors geležies deginimas nereiškia anglies dioksido emisijų iš paties kuro, procesas nėra visiškai „sterilus“ – eksperimentuose fiksuota azoto oksidų ir smulkiųjų dalelių.
Tyrėjai pabrėžia, kad tai nėra paprastas anglies „gelbėjimo planas“, o potenciali atsarginė priemonė, kuri priklausys nuo pigesnio regeneravimo, inžinerinių sprendimų ir realaus mastelio bandymų. Tyrimo rezultatai publikuoti žurnale „Chem Circularity“.