可再生气体 » 可再生气体包括来自生物质(生物甲烷)和可再生电力(绿色氢气)等可再生能源的气体。 » 沼气是在无氧条件下通过发酵有机物(食物残渣、动物粪便、污泥等)产生的。其主要由甲烷和二氧化碳组成。目前,89% 的沼气在当地用于发电和/或供热。 » 生物甲烷是通过清洁和浓缩沼气获得的,即去除其二氧化碳、水和硫化氢成分。它可以注入电网或在当地用于发电。 » 绿色氢气是利用可再生电力通过电解水生产的。它可以有限量地注入现有的天然气管网。 » 合成甲烷是添加了从工业过程或空气中捕获的二氧化碳的绿色氢气。它可以直接用于现有的天然气管网,因为它具有与天然气相同的属性。
2021 年 10 月,英国政府发布了《净零排放战略》1,提出了新的目标,即“在确保供应安全的前提下,到 2035 年实现电力系统完全脱碳”。随后,英国政府于 2022 年 4 月发布了《英国能源安全战略》(BESS),该战略引入了更多针对特定技术的目标,包括到 2030 年实现 50 吉瓦的海上风电、到 2035 年实现 70 吉瓦的太阳能光伏发电以及到 2030 年实现 10 吉瓦的低碳氢能(包括 5 吉瓦的电解水),同时保留了 2035 年实现电力脱碳的目标。
氢气是一种储量丰富的气体,可以大量生产作为能源。氢气既可用于燃烧,也可通过燃料电池发电。氢气燃烧比燃烧传统甲烷气体更清洁,通过控制一氧化二氮 (NOx) 的产生,可以最大限度地减少排放。燃料电池可用于从氢气中生产电力,用于基本的电力存储,或使用燃料电池为火车和公路车辆等电动交通工具提供动力。氢气可通过蒸汽甲烷重整 (SMR) 和碳捕获、利用和储存 (CCUS) 技术生产,通常称为蓝氢。氢气也可以通过电解水生产,在电解过程中释放氢和氧原子,不会产生温室气体污染,称为绿氢。由于能够大量生产氢气,氢气在实现温室气体净零排放方面发挥着重要作用,既可作为能源来源,也可作为能源储存。
本文评估了巴西生产绿色氢气的可行性。绿色氢气是指通过消耗可再生能源产生的电力电解水而产生的氢气。巴西大片地区太阳辐射高、风速适宜,有助于使风能和太阳能光伏成为经济的替代方案。其他因素包括由于水电占很大比重,投资较低和与全球平均水平相比电网整合成本较低。众所周知,水电厂对可再生能源生产的短期变化反应良好。当地法规也鼓励可再生能源。例如,根据市场规则,氢气生产商可以与生产商或贸易商签订金融购电协议 (PPA) 合同,以确保电解过程获得稳定的可再生能源供应。经济可行性模型考虑了这个市场驱动因素以及其他关键因素(例如低电价)。该模型的结果表明,巴西可能成为国内市场的绿色氢能强国,并有可能出口到德国和其他欧洲国家。关键词
人们经常反对依赖清洁能源,其中之一就是担心电力供应是否稳定可靠。众所周知,太阳只在白天照耀;即使白天,也会被云层和降水遮挡。风虽然一天 24 小时都有,但强度也变化很大。虽然过去 20 年来,清洁电力生产技术在成本和性能方面取得了长足进步,但目前能源存储技术(例如公用事业规模的电池系统)的成本仍然高得离谱。作为一名拥有电化学经验的物理化学博士,我一直在积极监测新电力存储技术的发展。我很高兴地报告,过去几年里,研发工作有了显著增长。我预计,新一代电池将在未来十年问世,存储容量将大大提高,成本也将大幅降低。此外,目前有许多新技术正在试验生产氢气(利用剩余电力电解水),然后在需要时可以清洁燃烧氢气发电。
Hybitat 是一种“长时储能”系统,能够将光伏板的电能以电解水获得的氢气形式储存起来,并根据能源需求高峰将其返还给用户,这要归功于无需燃烧的电化学发电过程。该系统可用于家庭,由室内单元(主机)和外部单元(存储单元)组成,能够优化光伏发电的管理。特别是,Hybitat 系统可以将夏季光伏板产生的多余电力以氢气的形式储存起来,以满足冬季的能源需求。该项目于 2023 年启动,旨在通过创新的氢气形式储能系统为平衡不连续的可再生电力与能源需求的住宅解决方案提供解决方案。Hybitat 提出的存储技术基于金属氢化物,可在接近环境温度的温度和压力下安全、可逆且高密度地储存氢气。 SIT 希望成为该领域的先驱,以便通过这些方法为家庭提供供暖、通风和空调系统运行所需的清洁能源,减少二氧化碳排放。
氢气 (H2) 在低全球变暖潜能值 (GWP) 负荷的生产过程中被广泛认为是一种宝贵的能源载体,能够实现化学工业、钢铁制造或重型运输等具有挑战性的行业的脱碳[1 e 3]。当由可再生能源电解水生产时,氧气是该过程的主要副产品,并且在运行阶段不会直接排放温室气体 (GHG);因此,生产的 H2 被称为“绿色”[4]。此外,基于绿色氢的存储系统被认为是整合大量间歇性可再生能源、提供季节性存储服务以及弥合供暖、运输和电力等难以耦合的能源系统空白的最相关途径之一[5]。此外,政府间气候变化专门委员会 (IPCC) 指出,采用绿色 H2 是一条可行的气候变化减缓途径 [6 e 8]。与其他 H2 生产途径相比,绿色 H2 的 GWP 负担最小,但目前其生产成本比最常见的基于化石燃料的 H2 生产途径(在实施碳捕获时也称为化石 H2 或蓝色 H2)更高 [3,4,9]。化石 H2 生产途径成本低,但 GWP 负担严重。此外,尽管目前国际社会对绿色 H2 热情高涨,但在 2020 年全球消耗的 9000 万吨 H2 中,约 80% 来自化石燃料途径,大部分来自未减排工艺,其余主要来自石化工业残余气体,造成的总排放量约为 9 亿吨二氧化碳当量 [10]。因此,开发和优化绿色 H2 生产途径具有重要意义和紧迫性。生产绿色 H2 的途径之一是利用太阳能光伏 (PV) 发电厂为电解系统供电,从而确保零排放能源供应。这就是所谓的光伏电解水分解 (PV-EL),也是本研究的重点。如第 2 节后面所述,有几种将太阳能光伏连接到 PEM 电解器的拓扑可能性。在本研究中,我们重点关注通过交流链路与 PEM 电解器耦合的离网太阳能系统(如图 1 所示),其中光伏电池板的电力通过逆变器从直流转换为交流,然后通过交流/直流整流器供电解器使用。本文将这种类型的系统称为离网交流链路 PV-PEM。尽管需求和使用阶段与项目特定分析相关,但在本研究中,我们仅关注生产阶段以及推动其最佳尺寸和设计的要素。
绿色氢是一种清洁、可持续的能源载体,在全球能源转型和实现脱碳目标中发挥着关键作用。本文讨论了多方面的主题,例如绿色氢生产的成本分析及其在土耳其的潜力。通过使用可再生能源电解水生产的绿色氢与来自化石燃料的灰色、蓝色和棕色氢不同,不涉及碳排放。这一特性使绿色氢成为应对气候变化的重要工具。影响绿色氢生产成本的因素包括电力成本、电解槽技术和容量系数。可再生能源成本的下降和技术进步正在提高绿色氢的竞争力并支持其广泛采用。土耳其拥有丰富的可再生能源潜力和战略位置,在绿色氢生产方面具有显着优势。国家氢战略和私营部门的投资表明了土耳其在这一领域取得进展的决心。绿色氢可以应用于能源运输工业和建筑等各个领域,并可以提供许多好处,例如提高能源独立性、经济发展和可持续性。总之,绿色氢将在未来的能源系统中发挥关键作用,土耳其可以通过积极参与这一转型获得重大收益。
使用电动燃料 (e-fuels) 可以实现二氧化碳中性移动性,因此可以为化石燃料发动机或电池供电的电动机提供替代方案。本文比较了费托柴油、甲醇和以低温液体 (LH 2 ) 或液态有机氢载体 (LOHC) 形式储存的氢气的成本效益。这些燃料的生产成本在很大程度上取决于能源密集型的电解水分解。在德国生产 e-fuels 的选择可以与国际上具有优良可再生能源收集条件、因此平准化电力成本非常低的地区竞争。我们开发了一个涵盖整个过程链的数学模型。从生产所需的资源(如淡水、氢气、二氧化碳、一氧化碳、电能和热能)开始,随后进行化学合成、运输到德国的加油站,最后在车辆中利用燃料。我们发现生产地点的选择会对使用相应燃料的移动成本产生重大影响。尤其是在柴油生产的情况下,所应用的可再生能源满负荷小时数所驱动的平准化电力成本具有巨大影响。与其他技术相比,基于 LOHC 的系统对电力来源类型的依赖性较小,因为它的电力消耗相对较低,加氢装置的成本也较低。另一方面,运输路线的长度和加油站基础设施的价格显然增加了 LOHC 和 LH 2 的移动成本。关键词:电动燃料、氢气利用、氢气进口、LOHC、移动性
饮用水分配系统中生物膜的存在(DWD)负责水质的恶化和公共卫生风险的可能来源。不同的因素影响分配网络中饮用水(DW)的生物稳定性,例如养分的存在和浓度,水温,管道材料组成,流体动力学条件以及消毒剂残留水平。本综述旨在通过对过去十年中发表的文献进行定性和定量分析来评估DW生物膜消毒策略的当前知识状态。对通过数据库搜索网络和Scopus搜索确定的562个期刊文章进行了系统的审查方法,并选择了85项研究进行详细分析。鉴定出各种用于DW生物膜对照的消毒剂,例如氯,氯胺,紫外线辐照,过氧化氢,二氧化碳,臭氧和其他以较低的频率,即电解水,电粒水,噬菌体,银离子和纳米群。消毒剂会影响生物膜内的微生物群落,减少可培养的细胞和生物膜生物量的数量,并干扰生物膜基质成分。在水中维持有效的残留浓度可以保证长期预防生物膜形成,并改善了分离的生物膜相关的机会性病原体的失活。大多数研究都使用台式实验室设备进行生物膜研究。此外,通过优化一级和次要消毒与其他水处理方法相结合的基于多级轰炸过程的策略改善了机会性病原体的控制,降低了生物膜膜的细胞的氯耐受性,并降低了金属基管道的腐蚀速率。尽管这些设备模仿了实际DWD中发现的条件,但对DW生物膜控制策略的未来研究也应包括对实际DW网络中形成的生物膜的有希望策略的有效性。