开创性项目将碳捕获与氢气生产相结合

  • 2022-03-15 01:10:43
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这是 Progressive Energy 西北地区负责人 John Egan 的共同观点,他渴望看到采取行动将二氧化碳排放从经济中移除——越早越好:规模化而不是花时间完美地做到这一点,”他说。

“距离我们在 2050 年达到净零值还有 30 年的差距,这可能会使我们对滴答作响的时钟不敏感。虽然可能正在开发技术来解决二氧化碳排放问题,以满足这一最后期限,但与此同时,更多的二氧化碳正被释放到大气中。因此,快速进行大幅减少比后期完美更重要。”

HyNet North West 是项目开发公司 Progressive Energy 为实现这一目标而创建的倡议。从 2025 年开始,这个雄心勃勃的大型项目旨在生产、储存和分配氢气,以及从英格兰西北部和北威尔士的工业中捕获和储存二氧化碳。

为此,Progressive 召集了一个由八个核心合作伙伴组成的财团,包括 Cadent、Essar、Inovyn、Eni、切斯特大学、CF Fertilizers 和 Hanson,它们正在为该项目开发主要基础设施。在第一阶段,Progressive Energy 正在牵头批准 CO2 管道,这将使碳捕获和储存 (CCS) 成为可能,并与 Essar 组建合资企业,以建设和运营前两个低碳制氢工厂。

“Progressive Energy 几年前就提出了 HyNet 的想法,并从那时起召集了合适的合作伙伴来实现它,”Egan 解释道。“首先,我们将在低碳工厂大规模生产氢气,这将使西北工业能够从化石燃料转向清洁燃烧的氢气。我们还将将从该工厂以及该地区的工业中捕获的二氧化碳运输到利物浦湾的枯竭气田进行永久储存。”

氢经济

氢经济已被承诺多年,因为与电力一样,它在使用时不会排放任何二氧化碳。但是,尽管近年来通过可再生能源在脱碳方面取得了长足进步,但根据 Progressive Energy 的说法,电力仅占我们使用能源的 20%,英国天然气网络输送的能源大约是其三倍电力网络。改用可再生电力并不是万能的解决方案,因为有些经济部门目前实际上无法实现电气化,尤其是能源密集型行业。

然而,正如 Egan 所说,正是这些行业在呼唤变革。许多人想要脱碳和生产低碳产品,但问题是他们如何做到这一点?答案在于 HyNet 等项目。“虽然存在改变的愿望,但我们不能指望每个站点都靠自己解决这个巨大的脱碳问题。我们需要共享基础设施、专业知识和系统,以便我们能够共同努力解决问题并大规模解决问题,”他说。

这就是为什么以及八个核心合作伙伴,以及大量支持组织加入该项目的原因。其中包括那些希望在氢气可用时转换为氢气的人,以及那些目前在其过程中排放碳的人,例如废物能源工厂运营商 Viridor,他们渴望将碳捕获和储存。“我们在该地区有近 40 家工业公司想要在氢气可用时消耗氢气,或者连接到 HyNet 的基础设施,”Egan 说。

海底存储

由于该地区的重工业数量众多,柴郡不仅是 HyNet 的合适地点,而且其地质条件也非常适合该项目。从工业中捕获的碳以及作为 HyNet 制氢厂副产品的碳将通过新的和现有的天然气管道相结合的方式运输,储存在利物浦湾海床下的枯竭气藏中。该工厂生产的氢气将在 Stanlow 制造厂建造,将用作炼油厂的燃料,并通过新的氢气管道分配。为了管理需求高峰,氢气将安全地储存在柴郡盐盆地的地下盐洞中,这项技术已经广泛用于天然气储存。

“我们的计划是尽可能地重新利用和使用现有的基础设施,因为它不仅更具成本效益,而且还回到了继续使用它以快速减少二氧化碳排放量的地步,”Egan 说。

HyNet 项目的第一阶段包括开发二氧化碳管道基础设施以及在 Stanlow 开发氢气工厂,该工厂最初将每年生产 3TWh 的低碳氢气。该氢气厂的前端工程设计研究已经完成,其中还包括规划许可申请。

“我们是一个 100 人的团队,几年来他们一直在开发这个项目,非常详细,”Progressive Energy 的氢气工厂技术项目工程师 Joe Ward 说。

“简单地说,该工厂吸收主要由甲烷(CH4)组成的天然气,然后与水结合。这种“湿气流”经过三个催化反应步骤,产生氢气和二氧化碳的混合气流。然后通过一个碳捕获单元,将其分解为氢气和二氧化碳,”他说。

关键挑战

正如 Ward 所描述的,这个项目中的挑战并不是专门针对技术:“所有的工程对于化学或机械工程师来说都是熟悉的。这是一个天然气厂,它是催化,它是压缩,它是管道,它是容器……这个项目的主要挑战是涉及多少组织,并将不同的技术结合在一起。

“例如,我们有史以来第一次尝试将碳捕获与氢气生产相结合,将氧气生产直接连接到氢气工厂,将氢气工厂连接到二氧化碳运输和储存网络,并将其连接到输入来自电网的天然气和流出的氢气。所以有很多接口需要考虑,”Ward 补充道。

如果不解决“蓝色”与“绿色”氢的问题,就无法讨论氢。Egan 认为,正确的思考方式是蓝色加绿色,因为两者对于到 2050 年实现净零至关重要。

有几种方法可以生产低碳氢。最容易获得的两种是“蓝色”氢气,这是 HyNet 工厂将生产的氢气,它将天然气分解成氢气和二氧化碳,然后被捕获并永久储存,以及“绿色”氢气,通过将水分解产生可再生电力转化为氢气和氧气。这两个过程产生的氢气完全相同,但绿色氢气更可取,因为这种电解过程不需要化石燃料,也不排放二氧化碳,只要使用的电力来自可再生能源。

走向绿色

“从长远来看,我们都希望看到绿色氢。这就是结局,”伊根证实。“但要到达那里存在挑战。电解是一个昂贵的过程,需要投资才能建造。绿色氢目前无法大规模生产,尤其是因为我们没有足够的备用可再生能源。这意味着最初我们将看到更多的蓝色氢,因为它可以在短期内以更低的成本交付,然后当绿色加入时,它可以连接到已经为蓝色氢创建的网络基础设施——例如 HyNet 的基础设施.

“所以我们需要的不是一个或另一个,而是两者兼而有之。争论哪个更好意味着我们无法承受的延误。”

所以蓝色氢可以被视为杜鲁门的“不完美行动”。建设大规模的蓝色氢生产能力虽然不是一个完美的解决方案,但它是一个很好的第一步,可以利用现有技术在不久的将来从经济中减少大量排放。

事实上,作为其第一阶段发展的一部分,HyNet North West 的目标是到 2025 年通过工厂和 CCS 管道基础设施开始脱碳。随着项目的扩大,到 2030 年,这些技术有可能每年减少 1000 万吨二氧化碳排放量——相当于减少了 400 万辆汽车的使用量。

沃德换一种说法说:“我即将迎来 30 岁生日,我一生中可能排放了 300 吨二氧化碳。当我们‘开启’第一座 HyNet 氢气工厂时,它将每天六次将我目前一生的碳足迹从大气中清除。”

他继续说:“所以从第一天开始,它就会产生巨大的变化。那是令人兴奋的。这正是我成为工程师的原因。”

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