西門子公司日前已經(jīng)開通了一個新的設(shè)施,用于研究將電力轉(zhuǎn)化為氫氣,然后再轉(zhuǎn)化為氨氣,并將其儲存的能量再轉(zhuǎn)換成電力。
在需要大規(guī)模儲能的地方,氨氣可以發(fā)揮重要作用
德國工業(yè)巨頭西門子公司正在研究使用氨氣作為儲存和運輸氫氣的方法,并應(yīng)用在可再生能源的能源系統(tǒng)中。
該公司近日在英國牛津郡哈威爾開通運營了一個投資150萬英鎊(200萬美元)的概念驗證工廠,用于測試將電力轉(zhuǎn)化為氫氣,然后再轉(zhuǎn)化為氨氣,并將其儲存的能量再轉(zhuǎn)換成電力。
該工廠由西門子公司出資三分之一,政府機構(gòu)Innovate U.K.出資三分之二,這被認為是世界上同類產(chǎn)品的第一家工廠。
英國科學(xué)技術(shù)委員會、牛津大學(xué)和卡迪夫大學(xué)也參與了該項目的研究,該項目包括風(fēng)力發(fā)電機組、氮氣發(fā)生器、水電解系統(tǒng)、Haber-Bosch反應(yīng)堆,以及一個30千瓦發(fā)電機組。
西門子公司項目經(jīng)理Ian Wilkinson表示,對氨氣的研究是西門子在電池等其他儲能技術(shù)方面的補充。但他表示,電池儲能系統(tǒng)主要用于電力,而英國能源使用率只占約四分之一。
“很顯然,我們需要一系列儲能解決方案使電力更加脫碳環(huán)保。”Wilkinson補充道,“我認為這需要很多不同的儲能技術(shù)。”
他表示,對于短期的低容量應(yīng)用來說,電池可能是一種主要的儲能技術(shù)。但在需要較長時間的大規(guī)模儲能的情況下,氨氣可以起到重要的作用,特別是在如果能量必須從一個地方運輸?shù)搅硪粋€地方或存儲用于泵送水力或用于壓縮空氣的洞穴的情況。
Wilkinson說:“對于大容量和長期儲能技術(shù)來說,很難取代化學(xué)燃料發(fā)電。當(dāng)然,人們?nèi)缃袷褂煤芏嗷瘜W(xué)燃料產(chǎn)生的電能有很多原因,但這主要是因為現(xiàn)在所有的燃料都是以化石為基礎(chǔ)的。”
他指出,氨氣具有與化石燃料相似的儲存和運輸特性,并且不會有碳排放。而氫氣是當(dāng)前非碳化學(xué)燃料努力的主要焦點,但不容易儲存或運輸。
氨氣有利的另一方面是已經(jīng)實現(xiàn)工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)、儲存和運輸,因此它是一種熟悉且低成本的化合物。氨氣的沸點是零下33攝氏度,因此雖然在液態(tài)時需要保持冷卻,但所需的制冷水平不會過高。
根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局的統(tǒng)計,2016年全球合成氨工業(yè)產(chǎn)量約為1.4億噸。其中大部分來自化石燃料,其中氫氣通過蒸汽重整裂解,然后通過Haber-Bosch化學(xué)工藝與氮氣結(jié)合。
然而在未來,預(yù)計大量的氫可能直接從可再生電力使用水解方法進行生產(chǎn)。Wilkinson說,如果可能的話,應(yīng)該直接使用這種氫氣,以盡量減少化學(xué)轉(zhuǎn)化過程中固有的能量損失。
盡管如此,對于氨氣的散裝儲存或運輸,他說,“轉(zhuǎn)化成氨氣的能源損失相當(dāng)小,大約占氫轉(zhuǎn)化到氨過程電能總成本的10%。”
氨氣生產(chǎn)的成本在很大程度上取決于用于發(fā)電過程的電力成本,盡管Wilkinson表示可再生能源領(lǐng)域的一些最近的超低價競標可能有助于走出經(jīng)濟困境。
“不需要儲存太長的時間,也不需要運輸太多,因為轉(zhuǎn)化為氨氣的成本遠低于儲存或運輸氫氣的成本。”他說,“這是解決脫碳難題中的一部分,雖然這種方法并不是萬能的,但它有很大的潛力。”
Wilkinson說,無論生產(chǎn)氨氣是否值得,都將取決于具體的應(yīng)用。為了用于燃料電池,例如用于驅(qū)動車輛,氨氣必須轉(zhuǎn)化回氫氣,但這將進一步損失效率。
Wilkinson表示,“然而,在燃氣渦輪機中直接燃燒氨的研究也在不斷增加。目前看起來十分可行。”
在需要大規(guī)模儲能的地方,氨氣可以發(fā)揮重要作用
德國工業(yè)巨頭西門子公司正在研究使用氨氣作為儲存和運輸氫氣的方法,并應(yīng)用在可再生能源的能源系統(tǒng)中。
該公司近日在英國牛津郡哈威爾開通運營了一個投資150萬英鎊(200萬美元)的概念驗證工廠,用于測試將電力轉(zhuǎn)化為氫氣,然后再轉(zhuǎn)化為氨氣,并將其儲存的能量再轉(zhuǎn)換成電力。
該工廠由西門子公司出資三分之一,政府機構(gòu)Innovate U.K.出資三分之二,這被認為是世界上同類產(chǎn)品的第一家工廠。
英國科學(xué)技術(shù)委員會、牛津大學(xué)和卡迪夫大學(xué)也參與了該項目的研究,該項目包括風(fēng)力發(fā)電機組、氮氣發(fā)生器、水電解系統(tǒng)、Haber-Bosch反應(yīng)堆,以及一個30千瓦發(fā)電機組。
西門子公司項目經(jīng)理Ian Wilkinson表示,對氨氣的研究是西門子在電池等其他儲能技術(shù)方面的補充。但他表示,電池儲能系統(tǒng)主要用于電力,而英國能源使用率只占約四分之一。
“很顯然,我們需要一系列儲能解決方案使電力更加脫碳環(huán)保。”Wilkinson補充道,“我認為這需要很多不同的儲能技術(shù)。”
他表示,對于短期的低容量應(yīng)用來說,電池可能是一種主要的儲能技術(shù)。但在需要較長時間的大規(guī)模儲能的情況下,氨氣可以起到重要的作用,特別是在如果能量必須從一個地方運輸?shù)搅硪粋€地方或存儲用于泵送水力或用于壓縮空氣的洞穴的情況。
Wilkinson說:“對于大容量和長期儲能技術(shù)來說,很難取代化學(xué)燃料發(fā)電。當(dāng)然,人們?nèi)缃袷褂煤芏嗷瘜W(xué)燃料產(chǎn)生的電能有很多原因,但這主要是因為現(xiàn)在所有的燃料都是以化石為基礎(chǔ)的。”
他指出,氨氣具有與化石燃料相似的儲存和運輸特性,并且不會有碳排放。而氫氣是當(dāng)前非碳化學(xué)燃料努力的主要焦點,但不容易儲存或運輸。
氨氣有利的另一方面是已經(jīng)實現(xiàn)工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)、儲存和運輸,因此它是一種熟悉且低成本的化合物。氨氣的沸點是零下33攝氏度,因此雖然在液態(tài)時需要保持冷卻,但所需的制冷水平不會過高。
根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局的統(tǒng)計,2016年全球合成氨工業(yè)產(chǎn)量約為1.4億噸。其中大部分來自化石燃料,其中氫氣通過蒸汽重整裂解,然后通過Haber-Bosch化學(xué)工藝與氮氣結(jié)合。
然而在未來,預(yù)計大量的氫可能直接從可再生電力使用水解方法進行生產(chǎn)。Wilkinson說,如果可能的話,應(yīng)該直接使用這種氫氣,以盡量減少化學(xué)轉(zhuǎn)化過程中固有的能量損失。
盡管如此,對于氨氣的散裝儲存或運輸,他說,“轉(zhuǎn)化成氨氣的能源損失相當(dāng)小,大約占氫轉(zhuǎn)化到氨過程電能總成本的10%。”
氨氣生產(chǎn)的成本在很大程度上取決于用于發(fā)電過程的電力成本,盡管Wilkinson表示可再生能源領(lǐng)域的一些最近的超低價競標可能有助于走出經(jīng)濟困境。
“不需要儲存太長的時間,也不需要運輸太多,因為轉(zhuǎn)化為氨氣的成本遠低于儲存或運輸氫氣的成本。”他說,“這是解決脫碳難題中的一部分,雖然這種方法并不是萬能的,但它有很大的潛力。”
Wilkinson說,無論生產(chǎn)氨氣是否值得,都將取決于具體的應(yīng)用。為了用于燃料電池,例如用于驅(qū)動車輛,氨氣必須轉(zhuǎn)化回氫氣,但這將進一步損失效率。
Wilkinson表示,“然而,在燃氣渦輪機中直接燃燒氨的研究也在不斷增加。目前看起來十分可行。”