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CSPPLAZA光熱發電網訊：目前，在(zai)全(quan)球第七大(da)石油(you)公司意(yi)大(da)利埃(ai)尼（Eni）的(de)幫助下，一(yi)家瑞士初創企業(ye)Synhelion正在(zai)加速推進(jin)兩條太陽能噴氣燃(ran)料路(lu)線的(de)商業(ye)化(hua)，這(zhe)項技術未來會(hui)對長途空(kong)運(yun)(yun)(yun)和(he)海(hai)運(yun)(yun)(yun)等運(yun)(yun)(yun)輸行業(ye)產生重要影響。

據(ju)Synhelion公司CTO Philipp Furler近日介紹，該公司計(ji)劃分兩個階(jie)段(duan)(duan)銷售航空(kong)燃(ran)(ran)料，第(di)一階(jie)段(duan)(duan)到2022年，實(shi)現將基于甲烷(wan)合成技術完成太陽能(neng)(neng)重整后生產(chan)的(de)太陽能(neng)(neng)噴氣(qi)燃(ran)(ran)料（碳排放降(jiang)低50%）進行銷售；第(di)二階(jie)段(duan)(duan)到2030年，實(shi)現太陽能(neng)(neng)噴氣(qi)燃(ran)(ran)料的(de)規模化(hua)生產(chan)，原料全部來(lai)自(zi)空(kong)氣(qi)中(zhong)捕獲的(de)二氧化(hua)碳和(he)水，100%無(wu)碳。

圖(tu)：Synhelion用于太陽能噴氣燃(ran)料生產的聚光塔(ta)式鏡場

據CSPPLAZA此前(qian)報道，蘇黎世聯邦理工工學院(yuan)ETH Zurich主(zhu)導推(tui)(tui)進的“SUN-to-LIQUID”（太陽能燃(ran)油）項(xiang)目2019年成(cheng)功實(shi)現了首次合成(cheng)，而Synhelion便是ETH基(ji)于該計劃衍生(sheng)出(chu)來(lai)的技(ji)(ji)術公(gong)司(si)之(zhi)一(yi)，該公(gong)司(si)主(zhu)要負責推(tui)(tui)進太陽能燃(ran)料(liao)生(sheng)產技(ji)(ji)術實(shi)現商業(ye)化，而另一(yi)衍生(sheng)公(gong)司(si)Climeworks則主(zhu)要負責推(tui)(tui)進從空氣中捕(bu)獲二氧(yang)化碳技(ji)(ji)術的商業(ye)化。

圖(tu)：位于蘇黎(li)世聯邦理(li)工(gong)工(gong)學院屋(wu)頂的聚(ju)光(guang)反應器(qi)

圖：生(sheng)產出(chu)的太陽能燃料

該技(ji)術由三(san)個熱化學轉化過程組成(cheng)：

首先，從空氣中提取二氧化(hua)碳和(he)水；第(di)二，太(tai)陽(yang)能熱(re)化(hua)學分(fen)解二氧化(hua)碳和(he)水；第(di)三，液化(hua)成碳氫化(hua)合物(wu)。

二氧化碳和水(shui)都是透過吸收(shou)/脫附過程直接從(cong)環境空氣中提(ti)取(qu)，同時將聚(ju)光系統搜集到的熱量送(song)入太陽能反應(ying)器，可實現高達1500°C的溫度。

太陽能(neng)反應爐的核(he)心(xin)是由(you)二氧化(hua)鈰(shi)制成(cheng)的陶(tao)瓷結構，能(neng)夠進(jin)行(xing)兩步驟(zou)的氧化(hua)還原循環，將水和二氧化(hua)碳(tan)分解成(cheng)合成(cheng)氣，接著透過一般(ban)的甲醇或(huo)費托合成(cheng)（FischerTropsch process）將氫(qing)和一氧化(hua)碳(tan)混(hun)合物加工成(cheng)液態烴(jing)燃料。

詳見如下介紹視頻：

據Philipp Furler此前(qian)向海外媒體透露，該公司研發團隊(dui)已將(jiang)太陽能反(fan)應堆的效(xiao)率從(cong)五年前(qian)的1%提(ti)升至5%，同時根據相關試(shi)驗測試(shi)，他相信未來可(ke)以(yi)實現20%以(yi)上的反(fan)應堆效(xiao)率，從(cong)而使生產出(chu)的太陽能燃料(liao)更(geng)加經濟，但前(qian)提(ti)是(shi)要經過更(geng)大(da)規(gui)模(mo)的測試(shi)。

圖：Synhelion研究人(ren)員Philipp Furler（左）和小組在德國進行小規模200kw的(de)Synhelion太(tai)陽接(jie)收(shou)器試(shi)驗，這個演示成功(gong)地完成了第(di)一次測試(shi)，達到了超過(guo)1500°C的(de)溫(wen)度。

Philipp Furler表示：“我們研(yan)究出一種新思路，可以將(jiang)反應過程(cheng)中(zhong)的顯熱(re)進(jin)(jin)行(xing)回收，從而將(jiang)整(zheng)體(ti)效率提升至20%以上(shang)。目前該思路在原型(xing)機(ji)系統中(zhong)已被(bei)驗證(zheng)可行(xing)，但需(xu)要進(jin)(jin)行(xing)更大(da)規(gui)模的測試。同時如果(guo)考慮儲熱(re)的話，需(xu)要進(jin)(jin)一步擴大(da)規(gui)模并增(zeng)加儲罐等設施，否則通過側壁的熱(re)損失將(jiang)嚴重影響(xiang)效果(guo)。”

因(yin)此(ci)，為了得(de)到更加準確(que)的測試結(jie)果并實(shi)現更高效率，進一(yi)(yi)步擴(kuo)大(da)系統規模非(fei)常關(guan)鍵。Synhelion計劃(hua)在未來(lai)幾(ji)年(nian)內(nei)逐步將該技術擴(kuo)大(da)至(zhi)工(gong)業級規模，在此(ci)過(guo)程中(zhong)需要徹底解(jie)決因(yin)為規模增(zeng)加帶來(lai)的如何降低(di)技術成本等一(yi)(yi)系列工(gong)程挑戰。

圖：系統示意圖

由上圖(tu)可以看出，左邊(bian)部分(fen)顯(xian)示的(de)(de)太陽(yang)(yang)能接收器用來接收來自太陽(yang)(yang)場的(de)(de)太陽(yang)(yang)熱能，中間部分(fen)反(fan)應器利(li)用太陽(yang)(yang)熱能將H2O和CO2重新(xin)組(zu)合成(cheng)合成(cheng)氣，右邊(bian)的(de)(de)儲存確保反(fan)應器始終有它需要的(de)(de)熱量，以實現(xian)24小時運行。

針(zhen)對上(shang)文提到(dao)(dao)的(de)2022年和(he)2030年兩(liang)階段計劃的(de)考慮(lv)，Philipp Furler表示：“雖然已證明純(chun)水和(he)二氧化(hua)碳(tan)裂解來生產燃料(liao)(liao)遠期可行，但其產品比(bi)目(mu)前(qian)的(de)化(hua)石燃料(liao)(liao)價格(ge)更貴(gui)，現(xian)在距市(shi)場(chang)化(hua)應用(yong)還(huan)有距離，需要(yao)進一步研究突破才可實(shi)(shi)現(xian)。在這種更先進的(de)純(chun)熱化(hua)學過程(cheng)中，我(wo)們將利(li)用(yong)聚光(guang)系統實(shi)(shi)現(xian)1500°C的(de)熱量(liang)來驅動該反應過程(cheng)，我(wo)們的(de)目(mu)標是(shi)到(dao)(dao)2030年將其實(shi)(shi)現(xian)規模(mo)化(hua)。”

但為了更快進入市場，Synhelion公司計劃先推出一條更簡單的(de)太(tai)(tai)陽能(neng)(neng)轉化(hua)路線——即基于目前相對成熟的(de)甲烷源二氧(yang)化(hua)碳(tan)合成燃料(liao)技術進行太(tai)(tai)陽能(neng)(neng)重(zhong)整，從而盡快生產出可(ke)推向市場的(de)相對低(di)碳(tan)的(de)太(tai)(tai)陽能(neng)(neng)燃料(liao)產品。

Synhelion方面認(ren)為(wei)，通過太(tai)(tai)陽(yang)能(neng)重(zhong)整法生(sheng)產的噴(pen)氣(qi)(qi)燃(ran)(ran)料(liao)將在(zai)短期內具(ju)有商業(ye)可行性(xing)，而(er)且成(cheng)本不會(hui)比(bi)現(xian)(xian)在(zai)的噴(pen)氣(qi)(qi)燃(ran)(ran)料(liao)高多少，因為(wei)甲烷源(yuan)二(er)氧化碳合(he)成(cheng)燃(ran)(ran)料(liao)技術已比(bi)較成(cheng)熟(shu)，將其利用(yong)太(tai)(tai)陽(yang)能(neng)重(zhong)整只(zhi)是用(yong)太(tai)(tai)陽(yang)能(neng)接收器的熱量代(dai)替燃(ran)(ran)燒天然氣(qi)(qi)的熱量，該過程是一個(ge)相對(dui)低溫(wen)的過程，比(bi)較易于實(shi)現(xian)(xian)。

Philipp Furler表示：“太陽能重整的溫度(du)在800°C到1100°C之間，這(zhe)一(yi)過(guo)程對我(wo)們(men)(men)來(lai)說非常容易，而(er)且已經在工業中實(shi)施。太陽能重整技(ji)術(shu)的研究(jiu)其實(shi)早在幾(ji)年前就開始了，而(er)且我(wo)們(men)(men)發現(xian)這(zhe)項技(ji)術(shu)具(ju)有巨大(da)的發展潛力。我(wo)們(men)(men)可以生產(chan)一(yi)種(zhong)二氧化碳排(pai)放量比化石燃料低50%的燃料，這(zhe)可以幫我(wo)們(men)(men)解決(jue)未來(lai)幾(ji)年的市場供應問題。同(tong)時通過(guo)在一(yi)定程度(du)上依賴(lai)成(cheng)熟工業技(ji)術(shu)，也將使我(wo)們(men)(men)獲得更快發展。”

圖：Synhelion太(tai)陽能噴氣燃料生產塔示意圖

據了解(jie)，兩個階段的具體實施思(si)路為：

太(tai)陽(yang)能(neng)重(zhong)整（計劃2022年前實現）：第一(yi)步，從空(kong)氣(qi)中捕獲二(er)氧化碳(tan)和水或(huo)者可以直(zhi)接向(xiang)穩定氣(qi)源(yuan)供應商(shang)采購(gou)，Synhion將(jiang)執行(xing)第二(er)步，將(jiang)800°C到(dao)1100°C的(de)熱(re)(re)量從反(fan)(fan)射鏡太(tai)陽(yang)場輸送(song)到(dao)反(fan)(fan)應堆，完成熱(re)(re)化學反(fan)(fan)應。然(ran)后，合(he)成氣(qi)將(jiang)通過費(fei)托合(he)成等標準工業技術(shu)轉化為液體(ti)燃料，并進(jin)一(yi)步生(sheng)產出商(shang)用航空(kong)燃料。

圖：技術原理示意圖

100%無(wu)碳(tan)太(tai)陽能(neng)燃(ran)料生產(chan)（計劃2030年實現）：第(di)一步，Climeworks公(gong)司(si)直接從(cong)空(kong)氣(qi)(qi)中捕獲二(er)氧(yang)化碳(tan)和(he)水(shui)；Synhion將(jiang)(jiang)執(zhi)行(xing)第(di)二(er)步，將(jiang)(jiang)1500°C的(de)熱量從(cong)太(tai)陽反射鏡場(chang)輸送(song)到反應堆，以(yi)執(zhi)行(xing)熱化學反應，將(jiang)(jiang)這些(xie)碳(tan)氫化合物轉化為合成氣(qi)(qi)。第(di)三步，合成氣(qi)(qi)再次(ci)轉化為商用(yong)航空(kong)燃(ran)料，就像今天埃尼集團這樣(yang)的(de)大(da)型油氣(qi)(qi)公(gong)司(si)所做的(de)那樣(yang)。