奖项#DE-EE0006536 DOE总资金:$ 1,182,789首席研究员:Adrienne Lavine与K Lovegrove(IT Power Australia),P Kavehpour,R Wirz,Sepulveda,A Sepulveda,H Aryafar,H Aryafar,D Simonetti 3 Simonetti 3
•传统公用事业系统(图中间)。发电厂为电网产生电力。可以将一些热量用于地区供暖或工业系统。核电站可能包括储热,因此它们以基础负载运行,电网可变。核电站传统上是基本负荷(高资本成本,低运营成本)。历史上,化石植物提供可调节电力(低资本成本,更高的燃油成本)。风和太阳能可以提供电力,但只有在太阳熄灭并且风吹来时才可以提供电力。•低价电力消耗(图顶)。大规模风和太阳能在某些时候会导致过量产量。在某些时候,大量的核能产生过多的生产能力。在每种情况下,这种电力的燃料成本都非常低。需要有效地使用所有这些电力的方法。我们显示使用过多的电力将火砖加热到高温 - 最低的高温储热材料。通过吹冷空气来恢复热量,以产生热空气,这与燃烧化石燃料相同。这种热空气可用于发电(包括具有热力学顶循环的核电站),工业热和商业热量。这可以直接更换化石燃料。如果排气热量储存,可以燃烧储存的化石燃料,生物燃料或氢气以提供高温热。廉价的供热存储可以为电力设定最低价格。•产生氢(图的底部)。在低碳经济中,全球产量可能超过电力产量的一种能源产品是氢。这是化学过程中使用的氢:氨(肥料的产生),将铁矿石转化为替代焦炭和纤维素碳氢化合物燃料的生产,以替代所有原油。这解决了运输市场和能源存储挑战。潜在需求可能超过每年7.5亿吨氢。生产这么多氢将需要3200 GWE的核或200万平方英里的风电场,或将全球天然气的一半生产转换为氢气的一半,并通过隔离二氧化碳二氧化碳。这假设没有氢被燃烧为能源。可以将电力输出从核氢的产量转换为GIRD,从而提供3200 GWE的可调度电力,并通过存储从存储中氢提供,以维持工业设施的运行。
短期至中期内,预计绿色氢能将在工业领域产生最重大影响。该行业的能源使用主要集中在几个行业:钢铁、有色金属(如铝)、化学品和石化产品(如炼油厂、氨生产)和非金属矿物(如水泥)(IRENA,2020a;IRENA 行动联盟,2021)。对于这些行业的某些能源使用而言,绿色氢能是唯一的低碳替代品(氢能委员会,2020)。此外,绿色氢能可以在许多工业过程中取代现有的基于化石燃料的氢原料,包括石化产品的精炼、用于化肥的氨生产、用于各种化学产品的甲醇生产,甚至通过直接还原铁生产零排放钢铁。
绿色氢气从生产点到最终使用的储存和运输是整个绿色氢气生态系统中的一项关键活动,需要小心处理以尽量减少氢气损失和对人员和财产的危险风险。开发商应遵守适用的印度/国际标准,即印度标准局 (BIS)、国际标准化组织 (ISO)、美国国家标准协会 (ANSI)、压缩气体协会 (CGA)、欧洲标准化委员会 (CEN) 等绿色氢气储存和运输标准。在政策实施期间,开发商还应遵守印度政府关于绿色氢气储存和运输的标准/指南。
氢气可以通过管道或船舶进行长距离运输。本报告将氢气以压缩气态氢的形式通过管道运输与三种运输方式进行了比较:氨、液态氢和液态有机氢载体 (LOHC)。重点是氢气运输,而不是用氢制成的商品(例如铁)的运输,并指出氨既可以作为氢气载体,也可以直接用作不同应用的原料或燃料。含碳载体(如甲醇或甲烷)被排除在外,因为它们需要可持续的碳源(生物源或直接来自空气)才能被视为可再生,而成本优势不足以弥补这一缺点。范围包括从气态氢转化为适合运输和储存的形式、在运输步骤中的使用以及从载体重新转化为纯氢(如果需要)。
摘要:海事行业可持续发展的主要目标是向碳中性燃料过渡,目的是减少海上运输的排放。ammonia是氢存储的有前途的竞争者,将来为无CO 2的无能源系统提供了潜力。值得注意的是,氨列出了氢存储的有利属性,例如其高容量氢密度,低储存压力需求和长期稳定性。但是,重要的是要认识到,由于氨的毒性,易燃性和腐蚀性,氨还带来了挑战,与其他替代燃料相比,提出了更严重的安全问题,需要解决这些问题。这项研究试图探索卡车到船上氨掩体期间泄漏气体的分散特性,从而提供了有关建立适当安全区域的见解,以最大程度地减少与此过程相关的潜在危害。研究涵盖了在各种操作和环境条件下进行的参数研究,包括不同的铺位条件,气体泄漏率,风速和氨有毒剂量。效果是用于结果分析的商业软件,用于分析特定方案。重点是假设的氨燃料卡车37,000 L,加油为8973 Deadgeight Tonnage(DWT)服务船,其水箱容量为7500 M 3
将高超音速技术扩展到大批量生产对美国国防部 (DoD) 提出了重大挑战。高超音速系统非常复杂,由最先进的材料组成,并且依赖于错综复杂的供应链。为了保持和扩大美国相对于外国对手的技术优势,必须采用突破性的制造解决方案来缓解这些问题。金属增材制造 (AM),特别是激光粉末床熔合 (LPBF),提供了一种变革性方法来应对这些挑战,它可最大限度地降低成本和交货时间、降低复杂性、利用先进材料并简化供应链。
供暖部门涵盖了德国主要能源消耗的最大部分。化石燃料(例如煤炭,石油和天然气)迄今用于供暖的煤炭燃料,可以用地热能代替其较低的空间需求和可扩展的应用机会。由于德国的联邦制度,实施地热能的政治努力因州而异。提出了实施地热能的不同能源需求和策略的两个例子:一个例子是北莱茵莱茵·韦斯特伐利亚州,那里最大的地区供暖网所在,联邦政府设想地热能作为脱碳的主要贡献者。探索和技术开发已经开始,但是尚未开发深厚的地热能。另一个例子是巴伐利亚州的慕尼黑市,该城市是第一个到2040年提供可再生能源的地区第一个提供区域供暖的主要城市。