低碳的氫正成為一個快速增長的市場,但我們如何開發新的生產,分配,和新設備和程序,將使用這個氫?
我們在氫低碳革命的開始,但這是一個複雜的過渡,是明智的思考時,這將如何展開。
氫給我的第一印象是“這是一種清潔能源密集的燃料,我們知道它可以工作權力相同類型的機器今天化石燃料發電。包括發動機、燃氣輪機、燃料電池電力,鍋爐產生蒸汽或設備加熱建築物。”此外低碳氫可能取代灰色與主要減少溫室氣體(GHG)。不喜歡氫是什麼?
我的第二個印象是“噢,是的,隻是一個氫能源載體,所以需要沒有溫室氣體二氧化碳和甲烷的排放”。今天我們大部分的氫產生的蒸汽甲烷重整過程鼻中隔黏膜下切除術後()擁有大量甲烷和二氧化碳的排放量。我們減少溫室氣體排放的氫選項包括所謂的藍色氫,與碳捕獲和儲存蒸汽轉化和綠色氫,這是由電解水使用清潔能源。這兩種選擇都有成本和複雜性的挑戰。進一步認為我們沒有氫分配係統,和很難運輸氫由於其極低的密度和需要特殊安全處理。即使我們有一個分布係統,新引擎的成本,燃料電池,鍋爐、和工業過程變化轉向氫並不存在,這意味著它將是昂貴的過渡。這將是一個不小的任務煉油廠或氨工廠(氫的主要消費者今天)切換到藍色或綠色氫。所以,我的第二個印象是呀! !看起來令人生畏的挑戰。
藍色氫排放優勢相比非常小,灰色,如果上遊甲烷排放。這是關於550克二氧化碳/千瓦*人力資源。灰色的氫和二氧化碳486克/千瓦*人力資源。藍色能量的氫。藍氫排放取決於使用的甲烷的來源鼻中隔黏膜下切除術後藍色改革家。
我的第三個印象是為什麼這些公司構建的部分甚至不存在的氫經濟的市場了嗎?石油工業是促進藍色氫和幾十個示範項目已建成。當然,有許多政府撥款,稅收減免,甚至石油公司或鋼廠建立示範工廠,但是大部分的行業就是在場邊坐著氫經濟尚未到位。所有的宣傳和新聞報道新氫項目合理嗎?或者隻是一個短期的時尚直到贈款停止嗎?氫轉移的驅動力是迫切需要停止排放溫室氣體,我們幾乎失去了希望到2100年全球變暖保持低於1.5攝氏度甚至2.0攝氏度溜走。國際能源署(IEA)報道:從化石燃料所產生的氫負責每年大約8.3億噸的二氧化碳排放,這是全球能源相關的二氧化碳排放量的2%左右。
減少甲烷也是一個目標,因為大約9%的天然氣鼻中隔黏膜下切除術後用於通常在生產過程中釋放甲烷排放,和強85倍的甲烷是一種溫室氣體。這種轉變將是受政府政策和法規使用獎勵和懲罰或直接調節這些排放。達到我們的氣候目標的零到2050年一個氫經濟至關重要,政府政策和企業已經觀察到已快速創建一個低碳的氫轉移市場,他們將繼續與更廣泛的政策。然而仍有相當大的不確定性如何發揮在不同的區域位置和基於優先級的極化在美國政治體係。簡而言之,低碳的氫來了,這是不可避免的,但我們麵臨的挑戰是理解如何以及何時生產,分銷和最終用途演變。
製氫。
有努力開發新的更高效和低成本技術,建立了一個可以擴展的電解槽供應商。雖然電解槽的成本可能會下降很多,有熱力學限製需要多少能量把氫從氧的過程。世界正在迅速走向綠色氫和氫電解槽是紅色的熱的市場與去年的複合年增長率超過100%。
有更多的藍色氫今天比綠色生產,但這可能會改變綠色氫快速增長和有一個更好的環境足跡。下麵的圖表比較了各種能源的環境足跡,我們可以看到藍色的氫幾乎高達灰色,即。、二氧化碳550克/千瓦*人力資源為灰色氫和二氧化碳486克/千瓦*人力資源能源的藍色的氫。客觀和透明的上遊石油和天然氣排放的分析包括甲烷是可用石油氣候指數+氣體(OCI +)工具。https://ociplus.rmi.org/
綠色氫由電解水增長迅速,但綠色氫碳足跡取決於一種清潔的能源。為更多的細節在氫電解槽的供應商和市場趨勢,請參見最近弧的新聞稿宣布氫電解槽新興市場分析報告。
氫分布。
有幾個與運輸氫相關的挑戰,包括:
- 低能量密度:氫能量密度很低比其他燃料。壓縮和液化幫助但增加相當大的成本和複雜性。
- 高可燃性:氫是高度易燃和運輸時需要特殊處理程序,防止意外點火。
- 脆:氫已被混合成天然氣管道但它確實導致脆化,和純氫需要專用的不鏽鋼管道不存在的。
電解槽氫通常位於最終用途的網站。例如,提供水、電一個電解槽在汽車加油站或提供一個電解槽在鋼鐵廠,合成氨裝置或煉油廠比使氫網站更低的成本和運輸。
消費者最終使用的氫
機器將使用氫很相似,但是不完全相同,使用化石燃料的機器。公司提供瓶氣體和油罐卡車,像林德和空氣的產品,已成為工程和采購公司,將在網站建立一個氫生產係統。對煉油廠和氫氨植物是必不可少的操作,所以高可靠性是至關重要的,安裝可能包括冗餘和儲氫,以確保持續供應過程。在鋼鐵廠高爐可以轉化成氫氣。水泥廠也可以使用氫熱,但窯化學(碳酸鈣- >曹+二氧化碳)仍然釋放二氧化碳因此額外的碳捕獲需要進一步減少排放。氫與空氣燃燒,需要一個不同的空氣燃料比,和在更高的溫度下燃燒,從而增加氮氧化物排放,所以設備設計用於甲烷不能直接用於純氫。
總之,藍色氫似乎沒有一個有效的方法使低碳氫由於上遊石油和天然氣甲烷和二氧化碳的排放。綠色氫由低碳能源氫經濟的最受歡迎的技術實現。綠色氫使用大量的電力,這種權力必須低成本和低碳過渡到綠色的氫是有效的。今天執政的電網,使氫可能立即平衡天然氣發電廠的碳氫化合物。電網正在迅速發展和新的風能和太陽能控製權力添加到網格中,電池和網格部署增長非常快。EPA電廠新法規將抓住的煤電廠,到2030年,天然氣發電廠在2035年可能使電力更昂貴由於碳捕獲和儲存(CCUS)是必需的。低成本與電網能量儲存風能和太陽能最終將使電力成本低得多,但更有活力的每日和季節性的價格變化。新核能是非常適合製造氫,文藝複興時期的2030年之後。網格也想更新輸電線路將權力從遠程代網站,像魁北克水電和不斷增長的海上風力發電產業。在過去,電網調整生成,滿足客戶的需求,但未來將更多的與客戶需求反應驅動的消費能力時可用)正在擴大。