1英国牛津大学工程科学系生物医学工程研究所,英国牛津大学3PJ; joel.balkaran@seh.ox.ac.uk(J.P.R.B.); darcy.dunn lawless@magd.ox.ac.uk(d.d.-l.); veronica.lucian@st-hildas.ox.ac.uk(v.l。); sara.keller@eng.ox.ac.uk(S.B.K.); luna.hu@bnc.ox.ac.uk(L.H.); jeffrey.rubasingham@eng.ox.ac.uk(J.R.); malavika.nair@eng.ox.ac.uk(M.N。); robert.carlisle@eng.ox.ac.uk(R.C.); eleanor.stride@eng.ox.ac.uk(E.S.); michael.gray@eng.ox.ac.uk(M.G。)2骨质研究中心,NUF领域,流变学和肌肉骨骼科学系(NDORMS),牛津大学,牛津大学,牛津大学OX1 3PJ,英国; colm.oreilly@ndorms.ox.ac.uk *通信:brian.lyons@eng.ox.ac.uk(B.L.); constantin.coussios@eng.ox.ac.uk(c.c.)†这些作者为这项工作做出了同样的贡献。
1 Quantum设备中心,Niels Bohr Institute,哥本哈根大学,2100哥本哈根,丹麦2号哥本哈根2洛伦兹研究所和莱顿高级计算机科学研究所,莱顿大学,P.O。Box 9506,2300 Ra Leiden,荷兰3量子旋转中心,物理系,挪威科学与技术大学,NO-7491 Trondheim,挪威4 Qdevil,Qudevil,Qudevil,Quantum Machines,Quantum Machines,2750 Ballerup,Ballerup,Ballerup,Ballerup,丹麦5号工程学系,牛津大学,牛津大学,牛津大学,牛津大学,国王6 3pj and osteric of Actire of Actire of Burd of Accient and Intercoment of Thressicatik印第安纳州拉斐特47907,美国7 Birck纳米技术中心,普渡大学,西拉斐特,印第安纳州47907,美国8 Elmore电气和计算机工程学院,Purdue University,Purdue University,West Lafayette,Indiana 47907Box 9506,2300 Ra Leiden,荷兰3量子旋转中心,物理系,挪威科学与技术大学,NO-7491 Trondheim,挪威4 Qdevil,Qudevil,Qudevil,Quantum Machines,Quantum Machines,2750 Ballerup,Ballerup,Ballerup,Ballerup,丹麦5号工程学系,牛津大学,牛津大学,牛津大学,牛津大学,国王6 3pj and osteric of Actire of Actire of Burd of Accient and Intercoment of Thressicatik印第安纳州拉斐特47907,美国7 Birck纳米技术中心,普渡大学,西拉斐特,印第安纳州47907,美国8 Elmore电气和计算机工程学院,Purdue University,Purdue University,West Lafayette,Indiana 47907
1 KBR,Inc,NASA AMES研究中心,加利福尼亚州莫菲特菲尔德,美国2材料科学部,劳伦斯·伯克利国家实验室,加利福尼亚州伯克利,加利福尼亚州94720,美国3美国3号物理学系美国伯克利,94720,美国5材料科学与工程系,斯坦福大学,斯坦福大学,加利福尼亚州斯坦福大学94305,美国6斯坦福大学材料与能源科学研究所,SLAC国家加速器实验室,加利福尼亚州Menlo Park,加利福尼亚州Menlo Park,94025,美国7机械工程和材料科学系,纽约大学,纽约大学,纽约市765111111111。 OX1 3PJ,英国9 Kavli Energy Nanoscience Institute,位于伯克利,伯克利94720,美国
1 QSTAR,INO-CNR和LENS,LARGO ENRICO FERMI 2,50125 FIRENZE,意大利2 Boehringer Ingelheim,Quantum Lab,doktor-Boehringer-gasse 5-11,1120 Vienna,1120 Vienna,Austria,Austria 3 Pasqal Sas,7 Rue L. de vincin and sci france and sci france and score and 91300,911300 Supa,Heriot-Watt University,Edinburgh,EH14 4AS,英国5材料系,牛津大学,牛津大学牛津大学,牛津大学3PH,英国6号英国6号工程科学系,牛津大学牛津大学,牛津大学3PJ,英国牛津大学,英国7物理学和天文学系,佛罗伦萨大学,Via G.Sansone 1,I-sansone Infrent Inforn Intary Intary Intary Intary Intary(I-50019) Di Firenze,通过G. Sansone 1,I-50019,Sesto Fiorentino(FI),意大利9 Max Planck Light和Friedrich-Alexander-UniversitätErlangen-Nürnürnberg,Erlangen,Erlangen,Erlangen,Erlangen,Erlangen
1 QSTAR、INO-CNR 和 LENS,Largo Enrico Fermi 2,50125 Firenze,意大利 2 Boehringer Ingelheim,Quantum Lab,Doktor-Boehringer-Gasse 5-11,1120 Vienna,奥地利 3 Pasqal SAS,7 Rue L. de Vinci,91300,Massy,法国 4 工程与物理科学学院,SUPA,赫瑞瓦特大学,爱丁堡,EH14 4AS,英国 5 牛津大学材料系,牛津 OX1 3PH,英国 6 牛津大学工程科学系,牛津 OX1 3PJ,英国 7 佛罗伦萨大学物理与天文系,via G. Sansone 1,I-50019 Sesto Fiorentino (FI),意大利 8 INFN Sezione di Firenze,via G. Sansone 1, I-50019,塞斯托·菲奥伦蒂诺 (FI),意大利 9 马克斯·普朗克光科学研究所和埃尔兰根-纽伦堡弗里德里希·亚历山大大学,埃尔兰根,德国
1 School of Engineering, Computing and Mathematics, University of Plymouth, Plymouth PL4 8AA, UK 2 School of Engineering, Institute for Infrastructure and the Environment, The University of Edinburgh, Edinburgh EH8 9YL, UK 3 Sea Mammal Research Unit, Scottish Oceans Institute, University of St Andrews, St Andrews KY16 8LB, UK 4 School of Ocean Sciences, Bangor University,Menai Bridge LL59 59 5AB,英国5地球科学与工程系,伦敦帝国学院,伦敦SW7 2AZ,英国6号工程科学系,牛津大学,牛津大学,牛津大学牛津大学,牛津大学3PJ,英国7苏格兰海洋科学协会,苏格兰海洋科学协会,oban Pa37 1QA,英国8英国8号,英国8号工程学,艾伯特·阿布尔·阿布尔·阿布尔·阿布斯24,曼彻斯特,曼彻斯特M1 3BB,英国10个可再生能源集团,Cemps,埃克塞特大学,佩林校园,佩林TR10 9FE,英国佩林校园11,南安普敦大学,南安普敦SO17 1BJ,英国南安普敦大学工程学院,英国
R。Drummond曾在She -fild University,Mappin ST,She -eld,S1 3JD的自动控制与系统工程系任职。电子邮件:ross.drummond@sheffield.ac.uk。N. E. Courtier和D. A. Howey与牛津大学工程科学系,牛津大学,牛津公园17号,OX1 3PJ,牛津,英国牛津,电子邮件:{David.howey,Nicola.courtier}@eng.ox.ac.ac.ac.uk。l D. Couto与控制工程和系统分析部,Brussels,Brussels,B-1050,BELGIUM,BRUSSELS UNIVER。电子邮件:luis.daniel.couto.mendonca@ulb.be。C. Guiver在爱丁堡纳皮尔大学(Edinburgh University,Edinburgh),英国EH10 5DT的工程与建筑环境学院工作。电子邮件:c.guiver@napier.ac.uk。罗斯·德拉蒙德(Ross Drummond)要感谢皇家工程学院通过英国情报界研究奖学金的资助。克里斯·吉夫(Chris Guiver)要感谢埃德·伊特堡(Ed-Inburgh)皇家学会(RSE)通过RSE个人研究奖学金提供的资金。EPSRC FARADAY机构多尺度建模项目(EP/S003053/1,授予号FIRG025)为Nicola Courtier和David Howey提供了支持。
绿色氨就是这样的化学衍生物;它的液体能量密度为3.5 kW H L 1。7氨仅需要水,空气和动力才能生产,并且不释放燃烧时的碳排放。示意图,证明了绿色氨的产生1。它可以在相对温和的条件下存储(大气压下为33 C,也可以在10 bar处室温(参考5))与液体氢(253 C(参考7))。全球氨运输系统的建立良好和理解。目前氨主要用作肥料;但是,如果被用作能量载体,则可以直接使用,也可以将其裂成氢。尽管具有这些有希望的特性,但在大多数情况下,由绿色氨产生的能量超过了液体化石燃料的成本。这种高成本是广泛采用氨作为能量载体的最大障碍。10虽然通过可再生能源产生和电解器细胞的技术改进预期成本降低,但需要严格的全系统优化,以确保可靠和可靠的可再生能源的可用性。最近发表了许多评论,投资了绿色氨在可再生能源经济中的作用。yapicioglu等。12研究了一系列氨的生产和消费技术。Rouwenhorst等。13专注于1至10 MW之间的植物,审查了各种最新技术进步,并设计了光学生产设施。Valera-Medina等。Valera-Medina等。10特定研究的氨研究到电力途径,并解释了使用氨的许多技术考虑因素作为工程科学系,牛津大学,牛津大学,公园路,牛津,牛津,牛津,Ox1 3pj,英国。电子邮件:rene.banares@eng.ox.ac.uk电子邮件:rene.banares@eng.ox.ac.uk
绿色氨就是这样一种化学衍生物,其液态能量密度为 3.5 kW h L 1.7 生产氨只需要水、空气和电力,而且燃烧时不会释放碳排放。图 1 显示了绿色氨的生产示意图。与液态氢(253 C(参考文献 7))相比,它可以在相对温和的条件下储存(大气压 33 C 或室温 10 bar(参考文献 5))。全球氨运输系统已经很完善和易于理解。目前,氨主要用作肥料,但是,如果作为能源载体,它可以直接使用,也可以裂解回氢气。尽管具有这些良好的特性,但在大多数情况下,绿色氨产生的能量超过液体化石燃料的成本,这种高成本是广泛采用氨作为能源载体的最大障碍。 10 虽然通过可再生能源发电和电解槽的技术改进有望降低成本,但仍需要进行严格的系统范围优化,以确保可靠且经济实惠的可再生能源的可用性。最近发表了许多评论,研究绿色氨在可再生能源经济中的作用。Yapicioglu 等人 12 研究了一系列氨生产和消费技术。Rouwenhorst 等人 13 专注于 1 至 10 MW 之间的工厂,回顾了各种最新技术进展,并设计了优化的生产设施。Valera-Medina 等人 10 专门研究了氨到电力的途径,解释了使用氨作为能源所需的许多技术考虑因素。牛津大学工程科学系,帕克斯路,牛津,OX1 3PJ,英国。电子邮件:rene.banares@eng.ox.ac.uk
作者:Zac Cesaro a、Matthew Ives b、Richard Nayak-Luke a、Mike Mason a、René Bañares-Alcántara a* a 牛津大学工程科学系,OX1 3PJ,牛津,英国 b 牛津大学地理与环境学院,OX1 3QY,牛津,英国* 通讯作者:rene.banares@eng.ox.ac.uk。摘要 绿色氨由空气、水和可再生能源合成,是一种无碳储能载体,具有众多潜在的能源应用,包括可供电力部门调度的绿色电力。由于氨的储存和运输成本低,绿色氨可作为所有地区的能源,而无需碳捕获和储存 (CCS) 或地下储氢的地质储存要求。我们在此提供了一种新颖的技术经济分析方法,根据近期和远期技术发展预测 2040 年氨的平准化电力成本 (LCOE),从而填补了氨作为电力行业能源载体应用方面的知识空白。我们发现,到 2040 年,许多地方的绿色氨价格可能低于 400 美元/吨,如果电解槽的成本降低达到乐观水平,或者当使用更有利的可再生资源供应全球绿色氨市场时,价格有可能降至 300 美元/吨以下。我们模拟了通过联合循环燃气轮机 (CCGT) 燃烧将氨转化为电能,这是实现低成本、可调度发电的有前途的途径。当发电厂容量系数低于 25% 时(这在可再生能源发电量较高的电力行业中可能越来越常见),临界点出现在 400 美元/吨左右的氨燃料价格,从而使绿色氨能够与其他主要形式的可调度、低碳或零碳技术竞争,例如天然气、生物能源或采用燃烧后 CCS 的燃煤发电厂。关键词:绿色氨、发电、LCOE、氨裂解、燃气轮机、Power-to-X
