氢能会帮助经济脱碳吗

  • 2021-11-23 17:34:27
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1937 年 5 月,在新泽西州风暴过后,兴登堡飞艇在试图停泊在高桅杆上时着火,在运输中使用氢气遇到了一个壮观的障碍。

随着这场悲剧引起了媒体的广泛关注,人们意识到填充这些巨大而迷人的跨大西洋飞船的气体高度易燃,飞艇的时代突然结束。

但是 84 年后,我们对航空安全、燃烧航空燃料对环境的影响以及氢有了一些了解。

所以它回来了。而这种最常见的元素被(某些人)视为大能量转变中的灵丹妙药。

它非常丰富且可回收,简单的化学成分看起来很有吸引力。将水分解成两种元素成分,没有排放,然后将氢气放入燃料电池并撞击加速器。同样,没有有害排放物。只有回归水。

问题是电解很昂贵,而且现在才走向商业规模。位于谢菲尔德的年轻公司 ITM 接管了一个前机场,建造了一个巨大的工厂。

其早期订单之一是来自 Scottish Power,要在 Eaglesham Moor的Whitelees 风电场安装一个 10 兆瓦的机组。

这有助于在需求之前建立供应——并希望刺激需求。每天最多 4 吨氢气,第一阶段的最大产量应该足以让公共汽车从格拉斯哥到爱丁堡,或者回程近 250 次。

第二阶段预计规模相同,并以较低的单位成本快速跟进。

然而,苏格兰电力公司悄悄承认,它对公共汽车并不是那么感兴趣。它相信它们会更好地使用电池。

它认为氢能提供燃料密度和快速加油,这对于转移重载很重要,尤其是长距离转移。格拉斯哥市的垃圾车不会行驶那么远,但它们需要大量能源,承载大量重量,而且它们有望成为 Whitelees 绿色氢气的第一个客户。

能源链环节

这就是氢的问题所在。用 Edwin Starr 的话来说:它有什么用?

几乎可以肯定,重型货物运输。也许航运。在最寒冷的气候下,电池会出现故障。也许是耗油量大的行业。

Scottish Power 的首席执行官基思·安德森 (Keith Anderson) 估计,它可以在 15% 左右的经济体中的大部分地区发挥作用,而这些经济体将特别难以去碳化。

因此,虽然 ITM 希望看到其电解成为氢能汽车之旅的一部分,但公用事业老板反对。

汽车已经采用了电池路线,将它们拖回去重新启动氢燃料的未来会暴露一些低效率。

一个问题是该过程不如其他过程有效。如果您想用可再生能源为电池提供燃料,这正是您要做的。

但是使用氢气,风力涡轮机为 ITM 电解堆中的聚合物膜提供燃料。

然后必须将气体安全储存并运输到其使用点,在该点它为燃料电池供电,然后驱动电池电动发动机。该链条中的每个环节都会损失能量。

继续钻

因此,在回答 Edwin Starr 的问题时,也许氢对于石油和天然气的影响并不像某些人想的那样重要。事实上,有些人希望它可以节省石油和天然气。对于它的批评者来说,这将是一场灾难。

绿色活动家担心氢气很少是绿色的,通过电解,但大部分是蓝色的,来自天然气。这可以更便宜地完成,并且产品用于整个行业,从精炼到金属到食品加工和 NASA 的火箭燃料。

基本能源:氢的案例

分解气体分子会在氢气旁边产生二氧化碳。在温室气体中,这是气候变化的主要嫌疑人,因此气候友好型解决方案必须是碳捕获和储存。

反过来,这是解决气候问题的一种非常昂贵的方式。事实上,它已在理论上和试验中得到证实,但尚未在商业规模上得到证实。

但它对碳氢化合物行业很有吸引力,因为它允许继续钻探和生产天然气,生产的燃料比目前的石油或天然气拥有更多的支持者。

苏格兰集群

碳氢化合物工业的另一部分对采用氢气有其特殊的兴趣。天然气管道网络的所有者 SGN 正在展望 2030 年代及以后,并想知道其资产是否会变得多余。

它委托伍德(现在从事其他能源咨询工作的前石油服务集团)研究苏格兰通过管道氢气为家庭供暖的前景。

其报告详细说明了阿伯丁家庭能源在本十年末达到 100% 氢的初步转换。起初,它将是 2%,作为混合上升到 20%——目前被视为混合的最高实用或安全水平——最终 100%,使阿伯丁成为“世界上第一个氢动力城市”。

其中很多将是蓝色氢,通过苏格兰企业集群希望将其生产与碳捕获和储存联系起来,在城市北部的圣弗格斯天然气终端周围有一个主要的工业基地。

那是天然气长期以来登陆的地方,从那里,管道延伸到海上,将处理过的碳排放到海底储存。

它未能赢得英国政府资助竞赛让参与者感到困惑和深感沮丧。

能源部长 Greg Hands 本周在 Whitelees 风电场,确认为氢能项目提供 940 万英镑的支持(略低于总成本的一半),他告诉我,确实获得支持的两个一级项目是已经在进行中,并且预计到 2030 年至少有四个这样的集群。

“我不想预先判断第二阶段的走向,”他说,“但我认为苏格兰集群会处于有利地位。它显然通过了资格标准,在第一阶段的评估标准上做得很好一级,而且很有可能进入二级。”

碳网

根据 SGN/Wood 计划,苏格兰天然气网络的其余部分可以在 2045 年仅比阿伯丁目标晚 15 年转化为氢气。 Wood 投入了一个扩展的管道网络,以收集来自全国各地的二氧化碳进行处理和储存.

总成本,按今天的价格计算:116 亿英镑。其中超过 34 亿英镑用于持续和扩大的蓝色氢气生产,绿色品种需要 26 亿英镑,其中大部分用于电解。

大约 11 亿英镑将为 SGN 氢气管道网络做准备,而 5 亿英镑将购买碳收集网络。

另有 33 亿英镑将用于家庭和商业场所的电器转换。

没有人说它会很便宜。但它可以带来高质量的工作和商业机会。

这只是一组想法,而替代方案——不采取任何措施使整个经济中的能源使用脱碳——也不是一个长期、廉价的解决方案。

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