執行概述
雖然氫可能被描述為一個明確的或透明的氣體,很多最近的新聞報道和媒體炒作的既不清楚也不透明處理潛在的政治問題和迫在眉睫的經濟和技術障礙站在氫的方式滿足很高的期望的人認為這是一個解決氣候變化問題。這種策略旨在消除錯誤的樂觀和抵消綠色清洗的報告揭示了最有可能發展的軌跡和障礙氫氣生產、運輸、存儲和應用程序。
沒有避免需要大幅減少碳氫化合物的消費在電力、交通、商業建築和工業領域。這份報告將展示的驅動力氫並提供了解如何以及何時將發揮作用。結合政治、經濟和技術問題影響氫的市場,也有類似的實用程序複雜的問題,工業、建築和汽車行業,將確定氫是一種實用的解決方案。氫是隻有一小部分的整體能源過渡。
截至2022年2月,中國是最大的生產國氫的今天,約為2500萬噸(Mt),約全球總量的四分之一。目前,絕大多數的氫是由化石燃料,見下圖。主要用途是製造氨,脫硫,在煉油廠加氫裂化。
氫的溫室氣體減排潛力的增長驅動力的作用取決於發展的能源係統,大大消除了排放的溫室氣體如二氧化碳和甲烷。不大可能,任何經濟和可伸縮技術消除大氣中的甲烷和二氧化碳可以發展在不久的將來。原因是甲烷濃度隻有2 ppm和大氣中二氧化碳約為420 ppm,這兩個非常稀,隻是足夠的空氣通過機器本身收集這將需要巨大的能量,更不用說艱難的分離和處理這些收集氣體。這些熱力學限製導致一個氫不排放碳的係統設計必須的起點氫能源係統。這個氫將所謂的“綠色氫”作為本報告所描述的。
這樣一個係統如下圖所示:
世界上最大的綠色氫項目將建在埃及在2023年和100 mw電解槽。這將是五倍目前的紀錄保持者(液化空氣集團在加拿大)。美國的插頭電力將提供100兆瓦的聚合物電解質膜(PEM)電解槽的項目。它每年生產90000噸綠色氨在埃及基礎工業公司現有的化學公司合成氨裝置還蘇赫奈泉,蘇伊士海灣沿海城市。
實現全球零排放到2050年將需要大約3.06億公噸的綠色氫來源於可再生能源每年,根據國際能源機構(IEA)報告,零到2050年全球能源行業的路線圖。
到2050年,世界將比現在多消耗50%的能量,而且由於增加電氣化在工業領域和發展中經濟體,世界也將用3倍的電力。據國際能源機構,實現零意味著一個巨大的減少化石燃料的使用,和一個從四第五能源供應總量的今天,到2050年略比一個還是第五。而化石燃料的燃燒會被嚴重削弱,石油和天然氣的使用和其他石油產品在2050年將主要由石油化工應用,碳在哪裏體現在產品如塑料,在設施配備CCUS領域低排放技術選擇是稀缺的。因此,氫在煉油行業將會下降,但在氨的新用途,鋼鐵、水泥、和其他用途將會增長。
IRENA, IEA, IPCC報告預測,氫將發揮至關重要的作用在我們的過渡遠離化石燃料如果我們要遏製全球變暖。大氣中的二氧化碳水平超過420 ppm和由此產生的對氣候的影響已經有巨大的經濟成本由於天氣變化。隨著燃燒雨林和其他活動,人類已經把世界分為6大滅絕事件。不太可能,人們種植足夠的樹木,或找到一個實用技術把這個大氣中的二氧化碳,所以最好的道路顯然是減少碳排放和容忍的問題不可避免的導致全球溫度上升,已經燒毀。最近聯合國政府間氣候變化專門委員會2022年減緩氣候變化報告2022年4月4日是一個很長的閱讀。以下是評論由金伯利尼古拉斯www.wecanfixit.com。“我們的地球正在變暖,我們相信它是由我們造成的。這是不好的,但是我們可以修複它如果我們試一試。”
氫至關重要升級鋼鐵、氨、水泥生產過程,代表了世界上14%的二氧化碳排放量。領域的交通、建築暖通空調和電網儲能,氫麵臨的競爭挑戰。
沒有找到氫作為一種自然資源,所以它是用於儲能電池或作為一個高能量的原料為工業過程。如果整體的目標是減少二氧化碳排放,然後製造氫氣的生產過程非常重要。灰色氫氣作為一種環境顯然是不滿意的解決方案。燃燒化石燃料如煤、石油或天然氣,電力或氫通過電解導致淨碳排放的增加。通過電解氫的電力來自可再生能源或核是最可能路徑的未來低碳的氫經濟。
- 灰色-天然氣改革沒有碳捕獲(蒸汽甲烷重整或煤氣化)
CH + H 20. 有限公司 + 3 H 2 
- 綠色——由可再生電力(電解槽)
- 藍色——天然氣和碳捕獲改革
- 綠鬆石,天然氣生產固體碳產品
- 粉紅色的電解槽,核能
- 黃色——太陽能與電解槽
- 白色-的地麵
世界核協會指出,核能的發展在製氫的角色也許二十年被認為是:
- 寒冷的電解水,使用非高峰容量(需要50 - 55千瓦/公斤)。
- 低溫蒸汽電解,利用核反應堆的熱量和電能。
- 高溫蒸汽電解,利用核反應堆的熱量和電能。
- 使用核熱高溫熱化學生產。
此外,核熱可以協助的過程中提供了今天世界上大多數氫:
- 使用核熱輔助蒸汽轉化的天然氣(甲烷)。
以下摘錄論文“綠色是藍色的氫”說明藍色氫不太可能是一個有效的解決方案。
遠非低碳,從生產藍色的溫室氣體排放氫相當高,尤其是由於甲烷的釋放。我們默認的假設(3.5%的甲烷排放速度從天然氣和20年全球變暖潛力),相當於二氧化碳排放總量為藍色氫是隻有9%不到-12%灰色。雖然二氧化碳排放更低,逃亡的甲烷排放氫是高於灰色藍色,因為增加使用天然氣的碳捕獲。也許令人驚訝的是,藍色氫的溫室氣體排放量超過20%大於燃燒天然氣或煤取暖和60%大於柴油的燃燒熱,又與我們的默認假設。在敏感性分析中天然氣的甲烷排放速度降低到一個較低的值為1.54%,溫室氣體排放量藍色氫仍大於從簡單的燃燒天然氣和隻有18%不到-25%灰色氫。我們的分析假設捕獲二氧化碳可以無限期地存儲,一個樂觀的和未經證實的假設。不過即使如此,藍色的氫的使用出現在氣候方麵難以證明。
表的內容
- 執行概述
- 製氫、壓縮和分布
- 交通、能源儲存、建築暖通空調,和行業
- 區域氫發展
- 建議
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