欧洲实验室之声：把太阳能装进管子运出撒哈拉，可能么？

    与电能网络相比，利用现存的燃气网络更有利于太阳能和风能转化后的储存和传输。荷兰埃因霍温理工大学（TU/e）等离子体领域专家，正在尝试研究一项将可再生能源(以及二氧化碳)转化为甲烷和甲醇的新技术。进而为包括太阳能和风能在内的可再生能源的远距离输送提供一种新的可能。

与电能网络相比，利用现存的燃气网络更有利于太阳能和风能转化后的储存和传输。荷兰埃因霍温理工大学（TU/e）等离子体领域专家，正在尝试研究一项将可再生能源(以及二氧化碳)转化为甲烷和甲醇的新技术。进而为包括太阳能和风能在内的可再生能源的远距离输送提供一种新的可能。

远离海岸线的巨型风电厂和以及处于撒哈拉沙漠中的太阳能电站能够高效地生产出大量可再生能源。可惜的是，不管是大洋中心还是沙漠腹地，当地对电能的需求都很少。这些电能必须通过各种方式输送到人口稠密的负荷中心。正如来自Alliander（荷兰著名能源公司，配电网络运营商之一）公司的配电网络专家所知，因为耗损巨大，电能的远距离传输并不容易。同时，将撒哈拉沙漠中所有太阳能电站产生的电能产出输送到欧洲，所需要的电缆沟槽宽度大约为两公里。

利用现存的燃气网络等基础设施来解决能量输送，看起来是个不错的想法。Alliander负责荷兰包括埃因霍温在内的部分地区的燃气网络运营。两条燃气管道就足以将欧洲和撒哈拉连接起来，同时荷兰全国有完善发达的燃气管道网络，能够储存产生荷兰全年100TWh用电量的巨量燃气。而要想长时间储存如此大容量的电能，几乎是一个不可能的任务。

用燃气网络输送新能源，这个计划的最大挑战是将太阳能或者风能转化为一种高能量密度的气体，比如转化为甲烷，-天然气的一种主要成分，而天然气通过管道正被源源不断地输送到各地。技术上已经可以实现利用电能生产甲烷，但是这个过程中的一步是将水电解，需要相当复杂且昂贵的处理工艺。

生成甲烷还有另外一个方法，就是利用等离子体将二氧化碳转化为一氧化碳，后者反过来和水反应可以生成甲烷。可再生电能用来为类似微波炉原理的机器供电，进而生成等离子体。通过这种迂回的过程，可以将太阳能或者风能间接地以甲烷方式储存起来。当电能到甲烷的转化效率足够高时，这种新的能源输送方式的就十分明显了：既避免了新的输电线路的建设需要，也极大地减少了投资。

“我的第一反应是:这不可能！”

作为一种有潜力的技术，去年夏天STW 和Alliander 公司共同决定资助利用等离子技术转化二氧化碳这一项目。

该项目由荷兰几所大学和科研机构公司共同参与。“我的第一反应是:这不可能！”参与到了其中两个课题研究中的Van Dijk 博士和Peerenboon 博士起初这样认为。Van Dijk 博士承认，在最初听到这个项目时感到十分吃惊：“我的第一反应是: 这不可能。但

是之后当我听说Alliander 也在资助这一项目时，我意识到这应该是一个严肃的想法。”慎重考虑后，他和Peerenboon 博士决定迎接这一项将具有广泛社会影响的挑战。

“两个子项目的目标都是利用等离子体从循环的二氧化碳制取甲烷”，Van Dijk博士说到。“主要的区别就是水蒸气加入的时机。“我们希望采用的等离子技术的本质是：将二氧化碳分解为一氧化碳和氧气。因为二氧化碳分子和等离子体形成的电子流发生快速碰撞，前者获取足够的内能后，将会释放氧原子，“这相当于是一个逆向燃烧过程”，这位等离子物理专家解释道。“这也是为什么这项技术最重要的是需要在一氧化碳燃烧重新转化为二氧化碳之前，将其与氧气脱离。为了达到这一目标，我们计划采用薄膜技术。正因为如此，来自屯特大学（-Twente University）的专家也参与到项目研究中来”。

在生成一氧化碳的时候，当然希望损失的能量越少越好。“为了达到这一目标，需要具有完美特性的等离子体”，Van Dijk 博士说到。为了确定产生这种等离子体的最佳环境条件，来自荷兰埃因霍温理工大学（TU/e）的研究人员将会把电脑仿真和现场实验相结合。“有太多的变量需要调节控制，所以必须将电脑仿真和实际实验结合起来，进而推进研究的深入。”

最后，由于这项技术将在实践中大规模采用，这也对研究人员提出了更高的要求。“我们必须牢记整个反应转化链。转化过程不可能在长期运行在有大量一氧化碳释放，同时没用有氧气分离方法的环境下。所以，同所有参与各方的定期讨论就显得相当重要-比如包括Alliander 这样的终端用户。”

“等离子体和催化剂之间的相互作用机理还没有完全研究透彻”

参与此次研究计划的虽然都是来自荷兰埃因霍温理工大学（TU/e）的学术人员，但研究策略稍有不同：Qi Wang 博士的研究计划实际上并不包括制成甲烷，而是生产成液态甲醇燃料。但是，二者的第一步是相同的:即都是将二氧化碳转化为一氧化碳。“为了用一氧化碳生产甲醇，我们采用了我们工业合作伙伴方Evnoik 公司的技术，基本方法也是加入氢气。加入合适的催化剂，我们就能够高效的生产甲醇。”利用等离子体将二氧化碳转化为甲醇并不是一个全新的想法，这位来自中国的研究人员解释到。但是，这项工艺还没有得到广泛的研究，同时其效益迄今为止也很一般。“效益取决于等离子和催化剂之间的协同作用机理，遗憾的是现在对此还没有研究透彻。此外，还没有人知道如何将这项技术大规模利用到工业应用级别。”

王博士未来几年的研究目标就是解决上面提到的难题。为此，她将和催化剂领域的专家-Hensen 教授和Toschi 教授紧密合作。“因为这个项目是一个跨学科领域的研究，所以我们必须和来着物理，化学等领域的学者保持沟通联系。我对最后取得积极的成果充满信心”，王博士最后补充道。

【李懋，荷兰埃因霍温理工大学(Eindhoven University of Technology)研究生】