加速过渡到碳中立性的另一种重要成分是可再生氢。是由可再生电的水电解产生的,现在这种气体是脱碳目标的核心:它可以以氢(或甲烷化过程后的甲烷)的形式存储可再生的电力,并脱碳,用于当前大量使用氢(氢,炼油厂,化学物质,以及其他难以以其他方式脱碳的工业领域(钢铁行业)。最后,可再生氢有望逐步有助于迁移率的脱碳,无论是随着合成燃料(海上,航空)的发展还是随着配备有燃料电池的“零排放”车辆的发展而发展的道路行动性。
表 1 列出了拟议天然气指令第 2 条中对低碳天然气和可再生天然气的定义、它们的温室气体减排要求,以及哪些原料和天然气途径属于拟议定义的例子。根据定义,能源来源将低碳天然气与可再生天然气区分开来。低碳气体被定义为由不可再生原料(如煤和化石气体)生产的,而可再生气体则由可再生原料制成。可再生天然气有两个子类别,也按能源来源区分。一种是沼气,包括生物甲烷和氢气,由生物质制成。另一种是从生物质以外的可再生能源中获得的可再生天然气,也称为 RFNBO,如重铸的可再生能源指令(RED II)第 2 条所定义。
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调查、研讨会和审查的结果表明,虽然没有国家制定明确的 NBRG 战略,但越来越多的国家制定了氢能战略,其中一些国家(如德国)纳入了本研究定义的非生物可再生甲烷。国家战略可以定义为侧重进口(日本、德国、荷兰)或出口(澳大利亚、加拿大);以及绿色氢能(大多数欧洲国家)或混合绿蓝氢能(英国、美国、加拿大)。大多数侧重于绿色氢能的战略都有共同的主题,包括:预计绿色氢能的首次部署将在已经消耗化石衍生氢能的行业,如炼油、化肥和化学品生产;侧重于公共汽车和卡车等重型运输;侧重于氢能使用的共同效益,包括减少温室气体排放、改善空气质量、减少对化石燃料进口的依赖。日本的战略预见了氢能在个人出行中的重要作用,即燃料电池电动汽车。其中一些国家,尤其是英国、德国和荷兰,打算重新利用天然气管网和相关基础设施,以大规模输送和储存氢气。
如果有促进研发活动和进一步生产资料的监管框架支持,可再生液化气将提供一条长期、经济有效的途径,减少交通运输和农村供暖等难以脱碳行业的碳排放和空气污染物排放。与煤炭、取暖油、柴油和汽油等传统高碳燃料相比,液化石油气是最清洁的燃料之一。从燃油锅炉改用液化石油气可减少二氧化碳排放量(使用液化石油气时)高达 55%,使用生物液化石油气时高达 83%。2此外,与其他能源相比,来自化石和可再生能源的液化石油气在减少空气污染方面具有巨大的潜力。与固体和液体燃料锅炉(如煤、取暖油、泥炭和生物质)相比,使用液化石油气的锅炉可减少 80-99% 的 PM 排放和 50-75% 的 NOx 排放。液化石油气汽车几乎没有其他有害空气污染物排放。
包括 H 2 在内的可再生气体将成为全球能源系统的重要组成部分,旨在到 2050 年实现温室气体 (GHG) 净零排放,与 2015 年《巴黎气候变化协定》中 1.5°C 的目标相一致。IEA 最新发布的 2050 年净零排放情景表明,在严格的温室气体减缓逻辑下,化石气体供应将在 2020 年代中期达到峰值,并在 2050 年之前减少。与此同时,可再生气体(生物甲烷、H 2 、基于 H 2 的合成甲烷)必须大幅增加。重点分析了可再生气体在 2030-2050 年国家温室气体减排政策中的作用以及 2030-2050 年所需数量的相应估计值 3 。所有这些国家(俄罗斯除外)都表示需要在 2030-2050 年期间使用氢气实现经济脱碳,氢气对于实现《巴黎协定》规定的国家承诺具有重大贡献。大多数国家战略和路线图都将氢气视为克服电气化限制和帮助稳定电网的一种手段,以应对不断增长的可再生能源发电(尤其是太阳能和风能)。一些氢气战略解决了长期能源储存需求在弥补可再生电力发电季节性变化方面的潜在作用。一些国家表示他们计划在 2030 年及以后出口氢气,而其他国家则计划进口氢气。除了贸易之外,大多数战略还侧重于国内难以减排的行业的氢气应用,即可再生电气化减排温室气体受到阻碍的行业,例如化学工业、炼钢和运输(航空、长途公路、航运)。几乎所有国家的战略和路线图都强调了现有天然气基础设施在未来 H2 输送和分配中的作用,并将 H2 集群视为在工业和区域 H2 网络中使用 H2 的重要一步。
天然气产生的一半以上的爱尔兰电力,而爱尔兰的30%的主要能源在能源系统的储能和能源系统的弹性中起着至关重要的作用,可互补可再生电力。爱尔兰的能源系统
2 需要大量新的太阳能和/或风能资源来为模型选择的电解可再生氢或甲烷提供服务。然而,这取决于电解可再生燃料与生物可再生燃料的比例。在当前方法中,用于供应电解可再生燃料生产的可再生能源发电的摊销投资已包含在燃料成本中。例如,2 美元/千克氢气将包括可再生电力的成本和电解器的资本成本。
| 稳定的能源供应 PtG 是确保可靠能源供应努力的重要组成部分。它通过利用现有天然气基础设施的理想长期存储容量来促进能源转型。使用 PtG 技术,可再生能源产生的电力首先通过电解转化为氢气。这可以在专有催化反应器中与二氧化碳结合产生甲烷,然后可以不受任何限制地输送到现有的天然气基础设施中。
^^^ Tanabe, Y., 121-139 致密型 (CT), 7,48,65, 104, j - ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^u g, 16, 103, 211 122, 149, 175, 193, 215, 275 ^^^j^^^ ^ L., 5-30 锁孔, 296 j ^ ^ ^ ^ j j ^ ^ j ^ ^ ^^^_^J2 光谱载荷, 246,257,261,297 j^ansgranular, 8,20, 51, 70,91, 107, 稳定性, 19 155^ 30^ 堆垛层错能, 38 转变点, 8, 98 钢透射电子显微镜奥氏体,122(TEM)34 97奥氏体不锈钢,6,16,32,175,y^联合设计,'164'^^孪生,20,56,76铸碳和低合金,142,294铁-镍,6铁-硅,64,106 4340,193Vacas-Oleas,C,140-160,293-312高锰,32,48,121真空,85,182马氏体时效,19真空熔炼,32,48,65温和,43,275Verkin,B.I.,84-101Stephens,R.I.,1-2,140-160, 293- 空洞,158 312,315-320 应变幅,32,35,143 W 应力强度因子 ^ang,C.M.,293-312 闭合(^ci)或打开(/Top),67,^^^^ 预应力,194 ^^' '^^' 2^^^ 焊缝/焊接件,8,122,175,275 有效(A^eff),67,71,181,196,^jj^gj,^ ^ 210-237 283 固有有效(AKett),114 X 阈值(AKth),65,71,87,106,152,174,178,194 ^"'"^y衍射,87 应力集中因子(^t),253,y 296 应力释放,275 屈服强度,34,69,96,142,175 拉伸区,135 Yokobori,T.,121-139 条纹,8,51,87,91,107,155,杨氏模量,7,18,77,97,133,199,287,304 184,220,278 亚晶粒,97 钇,212 取代原子,42 Yu,W.,63-83