據(jù)研究所調(diào)查,氫基礎(chǔ)設(shè)施相關(guān)市場規(guī)模預(yù)計到2050年將達到年160萬億日元。為了實現(xiàn)氫社會,作為*的舉措而備受關(guān)注的,便是不會排放二氧化碳的氫制造項目。其背景是,發(fā)達國家在2009年的G8拉奎拉峰會上達成協(xié)議,要在“2050年之前使發(fā)達國家整體二氧化碳排放量削減80%"。氫基礎(chǔ)設(shè)施相關(guān)人士根據(jù)該協(xié)議,對氫社會的前景進行了展望,要想實現(xiàn)這一美好愿景,前提條件便是制造二氧化碳*的氫。
氫基本上不單獨存在于自然界中,它主要以碳化氫及水等化合物的形式存在。因此,需要采用一些方法向這些化合物施加能量以制造氫。目前使用的大都是工廠生產(chǎn)的副產(chǎn)氫,供應(yīng)不足時則通過對化石燃料重整來制造。這些氫制造工藝在施加能量的過程中會排放二氧化碳。
對此,有關(guān)方面正積極地從兩個方面進行制造二氧化碳*氫的嘗試,即(1)利用可再生能源生成的電力對水進行電解;(2)雖然采用對化石燃料進行重整或者氣化加工的方法,但通過利用“二氧化碳捕集及封存"(CCS:將重整和氣化時產(chǎn)生的二氧化碳在向大氣排放之前進行分離、捕集及封存)工藝,來實現(xiàn)二氧化碳的*。
啟動28個項目
日經(jīng)BP清潔能源研究所關(guān)于主要氫基礎(chǔ)設(shè)施相關(guān)項目的調(diào)查報告《氫基礎(chǔ)設(shè)施項目總覽》(2013年10月24日發(fā)行)中提到,在70個主要項目中,力爭實現(xiàn)二氧化碳*的氫制造項目多達28個。
其中,使用可再生能源的二氧化碳*項目為26個。從具體類別來看,通過風(fēng)力發(fā)電制造氫的項目多,共10個,利用可再生能源生成的電力對水進行電解來制造氫的項目為6個,通過生物燃氣制造氫的項目也是6個,通過太陽能發(fā)電制造氫的項目為3個。
通過水力發(fā)電制造氫的項目則只有1個,這是因為這種方式已經(jīng)得到部分普及,因此只是選出一個電力供求方面的先進舉措。還有2個項目是在煤田和天然氣田當(dāng)?shù)貙剂线M行重整或者氣化加工,與此同時進行二氧化碳捕集及封存,從而實現(xiàn)二氧化碳*。
德國利用日益增多的風(fēng)力發(fā)電制造氫
在上述項目中備受關(guān)注的,要數(shù)德國利用風(fēng)力發(fā)電生成的電力、通過電解來制造氫的項目。德國已經(jīng)決定去核電,因此開始越來越多地采用可再生能源中的風(fēng)力發(fā)電,其中多數(shù)集中在德國北部。
由于德國北部沒有太大的電力需求,因此需要向工業(yè)集中的德國南部輸送電力,但鋪設(shè)高壓輸電線的步伐十分緩慢。因此,利用德國北部風(fēng)力發(fā)電剩余的電力制造氫并加以利用的項目日益增多。
比如,正在德國首都柏林以北120公里的勃蘭登堡州普倫茨勞推進的“普倫茨勞風(fēng)力氫項目"。該項目擁有共計6兆瓦風(fēng)力發(fā)電設(shè)備,平時將生成的電力輸入電網(wǎng)。在夜間等電力需求較小,以及電力出現(xiàn)剩余時,則會對水進行電解制造氫,然后存儲到貯氫罐中。
儲藏的氫根據(jù)需要,與甲烷等可燃性氣體(生物燃氣)混合,然后供應(yīng)給熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。而利用熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)的電力供應(yīng)給電力系統(tǒng)網(wǎng),其廢熱則銷售給地區(qū)供熱系統(tǒng)。部分氫還將供應(yīng)給位于柏林市內(nèi)等的燃料電池車(FCV)及氫燃料汽車加氫站等。
將氫與城市燃氣甲烷混合作為燃料使用的氫烷(Hythane:混氫天然氣)項目中,對通過風(fēng)力發(fā)電制造的氫加以利用的項目也在增多。具有代表性的是德國的“Power-to-Gas"。德國意昂集團(E.ON)及綠色和平能源公司(GreenpeaceEnergy)等能源企業(yè)使用風(fēng)力發(fā)電的剩余電力對水進行電解,轉(zhuǎn)換成氫,然后供應(yīng)給現(xiàn)有的供氣網(wǎng)。
這樣,在有效利用剩余電力的同時,通過添加清潔的氫,還可削減硫氧化物(SOX)及氮氧化物(NOX)等有害物質(zhì)的排放。由于可利用現(xiàn)有城市燃氣基礎(chǔ)設(shè)施,因此預(yù)計會加快氫社會的實現(xiàn)。
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