结合可再生能源和灵活碳捕获的新框架

时间：2021-06-07 15:57:18 来源：

随着全球能源需求随着大气中二氧化碳 (CO2)水平的增加而持续增长，人们大力推动采用更可持续和碳中和的能源。太阳能/风能和 CO2捕获——捕获废 CO2使其不会被引入大气的过程——是两种有希望的脱碳途径，但两者都有明显的缺点。

结合可再生能源和灵活碳捕获的新框架

太阳能和风能是间歇性的，不能随处部署;CO2捕获过程非常耗能。这两种途径都有好处，但目前每种途径都没有可行的策略。然而，由 Faruque Hasan 博士、Kim Tompkins McDivitt '88 和 Phillip McDivitt '87 教员和德克萨斯 A&M 大学化学工程系副教授 Phillip McDivitt 领导的研究小组发现了一种将这两种过程结合起来的方法共同提高两者的效率。

Hasan 的大部分研究都涉及复杂系统中的协同作用和协同效应。协同作用是两个或多个组织、物质或其他代理之间合作相互作用的综合效果，大于它们单独效果的总和。为此，Hasan 研究了可再生能源和灵活碳捕获与单个化石发电厂的协同整合。

“我们正在解决三件事，它们各有利弊：化石燃料价格便宜，但会释放大量 CO2;CO2捕集对环境非常有益，但价格高得令人望而却步;可再生能源，如风能或太阳能对环境有益，但能量输出是间歇性和可变的，”哈桑说。

虽然每个领域都面临着巨大的挑战，但 Hasan 和他的研究团队发现，当所有组件都串联使用时，会有显着的好处。在能源与环境科学杂志上发表的一篇研究论文中，Hasan 和他的博士生 Manali Zantye 和 Akhil Arora 研究了可再生能源和灵活碳捕获的协同整合的使用，并发现了对效率和降低成本的显着好处。

“尽管人们对可持续可再生能源的兴趣日益浓厚，但它们的间歇性可用性将使在不久的将来完全取代可调度的化石能源发电机变得困难，”该论文的第一作者 Zantye 说。

CO2捕获是一个能源密集型过程。通常，这个过程与发电厂的标准能源生产一起运行。由于能源通常按需求定价，因此在能源需求高峰期间使用 CO2捕获过程会迅速将运营成本推高至不可持续的水平。在这项研究中，Hasan 还发现利用灵活的 CO2捕获系统可以大大抵消运营成本。

通常，CO2被捕获到一个大型溶剂罐中，然后在一个能源密集型过程中被去除。在灵活的系统中，不是在将 CO2引入溶剂时将其去除，而是可以短时间储存并在电力成本较低的非高峰时间去除。此外，通过引入可再生能源，CO2捕获的成本甚至可以抵消更多。

根据 Hasan 的说法，研究中提出的协同框架可以显着改善系统，超越组件。“我们开发了一个计算框架来利用动态运营计划来管理所有这些非常复杂的决策，”他说。“开发碳捕获技术非常重要，但同样重要的是如何整合它们。整合的操作方面非常重要。我们的研究表明，这可以通过可再生能源、化石燃料和碳捕获都发挥作用的方式来实现一起。”

根据 Zantye 的说法，随着我们过渡到更完全可持续的未来，拟议的框架为当前以化石为主的能源格局提供了有效的脱碳机制。

这项研究得到了能源部的部分支持。

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