全能系统

全能系统中燃料的分类学

从石器时代开始，人类使用燃料，将其定义为任何用于能源转化的能源载体（联合国食品和农业组织，2004年；国际标准化组织，2014年）。在公元前790,000年建立了使用驯化火力的第一个证据。（Alperson-Afil和Goren-Inbar，2010年）。因此，生物质一直是人类用于安全，烹饪和供暖的第一个燃料。如今，大多数使用的能源是化石燃料。 在2019年，石油，煤炭和天然气分别占全球主要能源消耗的31％，25％和23％（我们的数据世界，2021年）。 尽管它们的优势很大，能量密度很高，但这些燃料仍有一个主要的缺点：它们的燃烧释放了大量二氧化碳（2019年CO 2的35 GT），主要负责气候变化（国际能源机构，2020b）。 能源过渡的最大挑战是在减少温室气体排放的同时确保能源供应。 实际上，这意味着要找到化石燃料的替代品。 首先，在能源过渡的背景下，燃料将继续在全球能源系统中发挥重要作用（Ahlgren，2012年）。 即使电力通过能源需求的电力获得了份额，它也不会完全置换燃料，这是出于三个主要原因：存储，基础设施兼容性和跨部门链接。 由于经济惯性及其基础设施遗产（Ahlgren，2012），燃料仍然是需要高能量密度的部门的最合适解决方案（例如 Contino等。如今，大多数使用的能源是化石燃料。在2019年，石油，煤炭和天然气分别占全球主要能源消耗的31％，25％和23％（我们的数据世界，2021年）。尽管它们的优势很大，能量密度很高，但这些燃料仍有一个主要的缺点：它们的燃烧释放了大量二氧化碳（2019年CO 2的35 GT），主要负责气候变化（国际能源机构，2020b）。能源过渡的最大挑战是在减少温室气体排放的同时确保能源供应。实际上，这意味着要找到化石燃料的替代品。首先，在能源过渡的背景下，燃料将继续在全球能源系统中发挥重要作用（Ahlgren，2012年）。即使电力通过能源需求的电力获得了份额，它也不会完全置换燃料，这是出于三个主要原因：存储，基础设施兼容性和跨部门链接。由于经济惯性及其基础设施遗产（Ahlgren，2012），燃料仍然是需要高能量密度的部门的最合适解决方案（例如Contino等。由于它们的间歇性和空间差异，可变可再生能源（VRE）的更深入整合需要存储和运输，以便在正确的时间和正确的位置提供能源需求（Hall and Bain，2008; Evans等，Evans等，2012; Brouwer等，2016; Gallo等，2016; Gallo等，2016; Rosa; Rosa; Rosa，2017; Rosa，2017）。，如果典型的电池容器在存储容量（最高10兆瓦时）和目前的显着成本和自我释放损失方面有限，那么能源转换为燃料为更高的存储容量（从100 GWH）（从100 GWH）和更长的存储时间尺度（几个月至年度）提供了更便宜的解决方案（Rosa，2017年）。重型运输，运输，航空或化学工业）（Zeman和Keith，2008; Pearson等，2012; Rosa，2017; Rosa，2017; Goede，2018; Trieb等，2018; Decker et al。，2019; Albrecht and Nguyen and Nguyen，2020; Stan ˇCin等，2020年）。（2020）指出，能源转变是跨学科的努力，而不仅仅是电力部门。后者仅代表全球能源消耗的五分之一（国际能源机构，2020a）。也，Goede（2018）在2018年表明，荷兰的CO 2排放量在不同类型的最终用途中同样分配（即功率，热量，流动性和非能量）。这强调了考虑每个能源部门的必要性，而不是将所有精力集中在电力系统上，甚至更多地转向朝着多向量相互联系的能源系统转移。鉴于将可再生能源转化为燃料的途径的越来越多，需要进行清晰的分类和术语（Bailera等，2017）。在这种跨部门方法中，从增加VRE的份额的角度来看，燃料是有希望的能源载体，以最大程度地提高整体系统的效率（Mathiesen等，2015； Stan ˇCin等，2020）。如Ridjan等人所预测的。（Ridjan等，2016），现在有必要通过使用更全面和定量的术语来支持正确的燃料技术开发（例如指定生物质在能量中的份额