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绿色新风尚——绿电 绿氢 绿氨
时间:2022-05-06 来源: 现代煤化工

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什么是绿电?

 “绿电”,即绿色电力,是指通过零二氧化碳排放(或趋近于零二氧化碳排放)的生产过程得到的电力。“绿电”主要来源于清洁能源,包括太阳能、风能、生物质能等。目前,我国的“绿电”主要以太阳能光伏发电和风力发电为主。

绿电新风尚

使用绿色电力可以减少二氧化碳等温室气体排放。据统计,每使用1兆瓦时绿色电力,可减少二氧化碳排放约838千克。绿电交易有效满足企业绿色转型的“刚需”,拓宽终端用户减排路径,引导推动全社会形成绿色生产生活方式。

近年来,国内外越来越多的企业追求实现能源清洁低碳转型,购买和消费绿色电力的需求日益迫切。宝马汽车、巴斯夫等跨国企业,都提出在未来十几年内实现100%绿色电力生产的目标;首钢等传统工业企业,期待用绿电生产推动转型升级;我国许多出口型企业,也希望用绿电生产来增强产品的国际竞争力。

开展绿电交易,电力用户通过双边交易方式从新能源企业直接购买绿电,既满足了生产清洁用能的需求,又能获得权威的绿色环境价值认证,实现经济、社会、环境效益的高度统一。从长远来看,采购绿色电力是企业清洁低碳转型的重要措施,将有力推动绿色电力市场建设,有利于引导全社会形成消费绿电、清洁低碳的新风尚。

绿电造绿氢=双倍清洁  

氢能作为一种热值高、能量密度大、来源多样的清洁高效二次能源,被誉为21世纪的“终极能源”。但氢能无法直接从自然界中获取,必须通过制备得到。传统制氢路线主要通过煤炭、天然气等传统能源制氢,这种制氢模式存在高碳排的问题,给生态环境带来隐忧。

绿色氢已成为新主流。所谓绿氢,即利用风能、太阳能等可再生能源发电,再电解水生产氢气。这种制氢方式从源头上杜绝了碳排放,是真正意义上的清洁能源。

已有氢能,为什么要发展氨能

  第一,在防爆方面,氨比氢更为安全。氢的燃点为570℃,爆炸极限为4%-75%,火焰传播速度在2-3m/s,而氨的燃点为650℃左右,爆炸极限为16%-25%,火焰传播速度约为几十厘米每秒。另外,氢无色无味,泄露过程中不容易发现,而氨具有刺激性气味,在泄露初期更容易被发现解决。因此,在防爆方面,氨的使用比氢的使用具有更好的安全性。

 第二,氨具有存储优势。氢的临界温度为零下239.96℃,临界压力为1.32MPa。氢如果需要在常压下保持液态形式,则需要将环境温度继续降至零下253℃,这不仅将耗费大量的能量制冷,并且由于内外温差大,氢的气化不可避免,50立方米的储氢罐一般会以每天0.4%的速度发生蒸发; 氨的临界温度高达132.4℃,此时的临界压力也仅11.298MPa。

氨可以在8.58个大气压下、温度为20℃的环境中以液态的方式储存,也可以在常压、温度为-33℃的条件下储存液氨。因此,氨的储存比氢的储存更简单。

由于储存压力或储存温度较低,氨储气瓶的材料厚度(或提供强度或提供保温)可远低于氢储气瓶,因此氨储气瓶占总质量比重低。另外,氨气可以在常温下加压液化储存,这能避免液氨气化导致的气体损失,从而极大地延长储存时间,这是低温液氢储存不可能达到的工况。

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 第三,氨具有输运优势。首先,氨的体积能量密度是液氢的两倍。在同样的容积内,能够输送的氨能蕴含能量高一倍。另外,液氢的保存温度非常低,这需要非常厚的保温材料。因此储存的氢气大约是低温储存箱体总质量的20%,体积占总箱体的50%。在实际运输中,需要消耗许多额外的能量用于储存罐的运输。

 第四,氨的基础设施更为完备。氨是一种常用的化工用品,每年世界对氨的需求量为两亿吨左右,一个广泛运用的氨输送体系已经存在,而氢运输网络尚处于制定标准的起步阶段(氢能刚被列为2022年能源行业标准立项重点方向),以后还需要进行基础设施建设。

绿电-绿氢-绿氨

基于Haber-Bosch电化学体系,用绿氢和氮气合成绿氨,是制备绿氨的重要途径。利用电解水制氢技术,由太阳能、风能和潮汐能等可再生能源的电力产生绿电,通过电解槽装置(碱性或质子膜PEM 、AEM等)将水电解成氢气和氧气。

氢气经过净化提纯得到99.999%纯度的绿氢,氮气来自于PSA或空分,氢气、氮气按一定比例混合后进入氨合成反应器,在反应器内部换热后进入催化剂床层,并在催化剂的作用下反应,反应后的高温气体经过空冷器、水冷器、冷交换器、氨冷器进行冷却后,进入高压氨分分离液氨;再将液氨送入罐区液氨储罐中储存。

氨氢能源融合项目加速布局

近年来,能源资本开始大举进入绿氨行业。据调查,发动机企业康明斯、氢燃料电池龙头企业普拉格等都开始打造氨氢供应链。

2020年,印度大型光伏企业携手可持续发展解决方案提供者南京凯普索建立世界上首个绿色氨项目。该项目每年利用可再生能源生产超过1500吨绿氨,同时可每年减少CO2排放约6240吨。

同年,美国最大气体产品和化工公司在沙特联合开发400万千瓦的制氢项目,是迄今为止宣布的全球最大氢能项目。

2021年,全球最大氨生产商挪威Yara国际公司与挪威可再生能源巨头Statkraft以及可再生能源投资公司AkerHorizons宣布要在挪威建立欧洲第一个大规模的绿色氨项目。

此外,日本也高度重视氨燃料产业链布局。根据日本经济产业省公布的数据,到2030年,日本的发电用燃料中氢和氨将各占10%,到2050年,将在全球建成1亿吨规模的氨供应链网络。 

绿色新风尚是全球迈入低碳生活的必经之路。当前,全球已迈入"氨=氢2.0" 时代,绿电、绿氢、绿氨更是大势所趋。让我们共乘绿色、可持续发展的东风,加入绿色新风尚,在新兴科技、清洁技术、新能源等绿色领域承担引领角色,助力“碳中和”目标早日实现。

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来源:江苏凯普索

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