氢和电燃料进入舞台

绿色转型 2021年9月1日 伊娃Ravn尼尔森

向绿色氢燃料和电燃料的转变从现在开始,并将从2030年起占据主导地位. Ramboll的Power-to-X专家伊娃·拉文·尼尔森(伊娃Ravn尼尔森)研究了存储和生产选项,以及使用方法.

专家列
6分钟

最初发表在坦克存储杂志,卷. 17, 2021

2021年6月14日, 波罗的海地区所有航运开始从化石燃料转向可再生能源的计划已经宣布. 新燃料可能是绿色氨, 甲醇或氢气由电解水和风能提供动力. 特定的项目, 博恩霍尔姆地堡中心, 旨在建立燃料储存和加油的基础设施, 翻新船只以使用新燃料,并确保本地生产或外部来源的燃料供应.

这个项目是典型的绿色氢气项目, 从这个意义上说,它将需要新的氢或氨的存储设施和解决方案,在港口大规模(集中)和小规模(在当地作为设备的一部分),以船上的油箱的形式.

Power-to-X和e-fuels

限制全球变暖的努力需要在许多领域采用脱碳和新技术. 化石燃料正被风能、太阳能和水力发电等可再生能源所取代. 在家庭供暖中,电可以直接应用于电力.g. 在将电高效转化为热的热泵中. 类似的, 大多数客运运输很容易从化石燃料的乘用车转变为电动汽车.

然而,有些行业不容易实现电气化. 哪里需要大量的能量, 电池将不足以储存和运输能量. 重型运输, 航运, 航空都需要液体或气体形式的燃料, 由于电池的重量使它不适合这些应用. 对于这些应用,绿色氢、绿色氨和其他电子燃料将是解决方案.

这种新型的绿色燃料通常是通过电解来制造的,即用电将水分解成元素, 氢和氧. 如果能源来自可再生能源,拼搏体育官网客户端称之为绿色氢气. 氢可以直接使用,也可以用于化学合成,产生其他物质,如甲烷(合成天然气)。, 甲醇(一种液体能量载体,可在进一步的工业过程中用作燃料或原料), 氨和航空燃料. 这些技术可以被称为功率到X,其中X表示所生产的物质. 这种燃料通常被称为电燃料或电子燃料, 表明它们来自可再生电力,不同于化石燃料.

升级新技术

作为一家全球性的工程咨询公司, Ramboll正在帮助能源公司和基础设施所有者进行示范项目,将电力升级为- X技术. 电解槽今天通常测试为100兆瓦兆瓦规模和目标在2030年之前甚至瓦. 给出产量的指示, 1兆瓦的电解装置通常每小时生产20公斤氢气或约220毫立方米.

地下储氢

在国家能源系统中使用氢作为重要的能源载体需要新的基础设施和大容量的氢存储. 这是一个独特的低成本机会, 大规模的, 在天然的盐洞或含水层中发现了灵活的氢气储存. The potential for hydrogen storage in bedded salt deposits and salt domes in Europe is estimated to be significant (>100 PWh) and is broadly distributed over several EU countries. 在盐洞中储存氢气可能也是实现快速增长的欧洲氢气经济的大储存容量的最快方式.

碳捕获和电解利用

在一个生物燃料发电厂, 目前正在为实现从所有可再生资源生产电子燃料做准备. 对于含碳燃料,需要CO2的生物来源. 因此,电厂的烟气中会有碳捕集. 与此同时,会有一个电解装置从水中制造绿色氢气. 最后, 二氧化碳和氢气将被合成为一种绿色的电子燃料,可用于交通运输. 这些活动包括工程设计, 风险评估, 许可文件, 购买文件使项目走向最终的投资决策.

氢的基础设施和对现有管道的重新利用

如果氢气要在欧盟的脱碳努力中发挥关键作用, 必须以尽可能低的成本向整个非洲大陆提供这种拼搏体育官网客户端. 运输氢气的成本是一个关键挑战. 存在两种选择:要么氢生产高度分散,要么需要对管道基础设施进行大量投资.

对气体输送系统运营商进行了概念研究和策略研究.

在连接斯堪的纳维亚半岛的专用氢网络中,有必要将当地的氢生产站点与脱产站点连接起来, 德国和荷兰以及欧洲其他国家. 该网络可以是新建立的专用氢基础设施,也可以是对现有天然气管道的重新利用. 不使用氢气的人将计算氢气加气站, 特别是像卡车和公共汽车这样的重型车辆, 但工业也将成为连接电网提供的绿色氢气的最终用户.

能源的岛屿

丹麦将建立世界上第一个能源岛, 这标志着大规模海上风力发电新时代的开始. 两座能源岛将于2030年完工,将能够提供500吉瓦的电力.

该计划设想在北海建立一个人工岛,作为海上风力发电场的枢纽,提供300万千瓦的能源, 长期扩展潜力为10吉瓦. 在波罗的海, 能源岛就是伯恩霍姆岛, 岛上的电工设施将在哪里作为离岸风力发电场的枢纽, 提供2千兆瓦的能源. 这两个地方都考虑到生产氢或氨的潜力. 甚至可以考虑在北海人工岛为船只提供燃料, 从而使生产和承揽都远离海岸.

目前,重点是概念发展和分析在不同的设置. 从成本的角度来看,能够减少与岸边电缆形式的电力连接是非常相关的. 此外,从电能到x的电厂可能能够平衡间歇性的可再生能源. 生产氢气的电解槽可以在电力生产过剩时运行,当生产的所有电力都需要用于其他目的时关闭. 这可能会改善氢气生产的商业案例,因为电力成本在生产成本中占很大的主导地位, 电力供需的波动会导致电价的波动.

沼气升级为绿色天然气

天然气主要由甲烷和甲烷组成. 如今的天然气管网由化石燃料填充. 未来,脱碳需要使用绿色或所谓的合成天然气. 生产绿色天然气有多种途径. 一种方法是利用沼气并对其进行升级. 沼气通常含有60%的甲烷和40%的二氧化碳. 甲烷部分可以直接输送到燃气电网(当与二氧化碳分离时). CO2是生物碳的重要来源,可与水电解制的氢反应生成甲烷.

目前正在分析升级沼气和将管道由黑色改为绿色的可能性.

农业用绿色氨

目前氨排放的温室气体占全球温室气体排放量的1%以上. 氨主要用于农业化肥. 今天, 它是由化石天然气中的氢气通过一种叫做蒸汽-甲烷重整的过程产生的. 因此,该行业的脱碳潜力巨大, 用基于可再生能源和电解的绿色氢气取代化石燃料中的灰色氢气.

除了氨在农业上的利用, 预计它也将成为远洋船只的主要燃料. 因此,氨的生产预计将扩大数倍.

大规模扩张预见到

基于可再生能源和电解技术的绿色燃料的大量增加是可以预见的. 欧盟有一项海上可再生能源战略,旨在将海上风力发电量从目前的12吉瓦扩大到2030年的60吉瓦以上,2050年达到300吉瓦. 其中大部分将用于拼搏体育官网客户端能源系统的电气化,但相当一部分将用于从电力到x的过程.

此外, 欧盟已经启动了氢气战略,目标是在2024年实现6gw电解,在2030年实现80gw. 其中一半计划在欧盟国家,一半在邻国.

然而, 让投资和实施迅速起飞, 有必要澄清未来的监管框架. 在决定对千兆瓦规模的电厂进行大规模投资之前,必须明确未来的电力关税或对竞争技术征收二氧化碳税.

氢并不是解决未来全球变暖的所有挑战和实现足够的二氧化碳减排的灵丹妙药. 直接电气化将是脱碳的主要解决方案, 但绿色氢和e-fuels将主要的行业解决方案难以从2030年开始通电.

在COP26 Ramboll 

兰博参加了第26届气候变化大会,并分享了自己的见解,以支持政府和企业采取气候行动,减少碳排放, 适应和推动可持续的变革. 

了解更多关于安博在格拉斯哥参加COP26和附属活动的情况, 找出在COP26上与兰博见面的地点.

COP26标志

在COP26上见到Ramboll

 
Power-to-X插图

“氢不是解决未来全球变暖的所有挑战和实现足够的二氧化碳减排的灵丹妙药. 直接电气化将是脱碳的主要解决方案, 但绿色氢和e-fuels将主要的行业解决方案难以从2030年开始通电."

伊娃Ravn尼尔森

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