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垃圾转化能源技术能满足氢的需求吗?

标准氢
标准氢

一个关于新兴氢燃料选择的新说法是用垃圾制造的“清洁氢”。

这些从废物中提取氢气的技术,如Ways2H、SGH2能源(SGH2)和标准氢技术的早期先驱们说,他们不仅生产无碳、高能量的燃料,而且他们的方法还将转移垃圾填埋场和水道中堆积如山的垃圾,减少温室气体的排放。

绿色氢——利用可再生能源产生的电能分解水中的氢和氧——是“能源池”中的小鱼。Today, more than95%的氢以化石为基础,不依赖可再生能源。其他技术也在其中,比如纯电动汽车。

废物产生的氢比可再生能源产生的氢还要小。只有几个废物制氢项目,大多数都处于早期阶段,规模相对较小。

能源专家相信,清洁的低碳或零碳氢仍有发展的潜力。它能源效率高,储量丰富,是天然气的环保替代品。清洁氢气可以将化石燃料的温室气体排放减少34%,报道彭博新能源财经。

如果大规模部署,到2050年,所有来源的氢气将占到能源消耗的近20%,项目氢能委员会。到那时,年需求量将达到19,120,458,891吨,从2015年到2050年增长了十倍。

当我们开始推销我们的服务时,我们期望人们对我们的氢气生产能力感兴趣,但大多数询问都是关于废物消耗的。

彭博社(Bloomberg)专门研究了可再生能源中的氢。据彭博社计算,如果这种技术的生产成本继续呈下降趋势,那么在2050年之前,可再生氢可以在几个国家与天然气竞争。而且它可能比用天然气生产氢气更便宜。项目能源专家说,再加上对脱碳的推动,这些经济因素可能会推动需求。

一些科技公司正致力于在欧洲、亚洲以及最近的加州发展清洁氢能源。加州正在考虑将氢燃料作为到本世纪中叶实现碳中和目标的可能途径,加州的政策制定者正在关注一些新兴研究,其中包括a最近的报告劳伦斯利弗莫尔国家实验室专门研究从废物中转化氢气。它的结论是,这种方法可能是实现负排放的成本效益高的方法。

一家希望从中获利的公司是Ways2H,它有热过程将城市固体废物、医疗废物、塑料和污水污泥转化为可再生氢。拥有四名飞行员后,该公司很快计划在东京启动一个商业项目。据该公司介绍,该公司将首先用废水污泥制造运输燃料betway必威娱乐,然后添加塑料。

今年晚些时候,开发商打算在加州建造一座工厂,从废物中制造氢气,用于运输燃料或电网;betway必威娱乐该公司正在与一家医疗服务提供商谈判,以提供这些垃圾。该公司计划于2021年在加州和美国其他地方建造更多核电站。

方法2氢气气化装置

以上照片由Ways2H提供

Ways2H首席执行官Jean-Louis Kindler相信他已经找到了一个很有前途的利基市场。他说:“随着我们看到越来越多的氢燃料电池汽车开始应用于公共交通……这正在全世界范围内发生,随着越来越多的公用事业公司采用氢作为发电燃料betway必威娱乐,从废物中生产可再生氢将成为满足日益增长的清洁氢需求的重要供应来源。”

这是垃圾最好的第二人生吗?能源过渡委员会是一个由能源领域领袖组成的全球联盟探索低碳能源体系包括制造氢的不同方法。委员会的立场是,利用生物质能来制造氢燃料并不是把废物作为原料来得到最佳利用。

“我们试着去了解生物资源的需求和它的使用优先,以它为那里没有其他低碳选择的资源。还有其他的办法,使氢。同时,也有与需要为数不多的低碳选择应用生物质更多,如生物燃料航空,”米拉阿特雷亚,能源转换生物经济委员会领导说。

这并没有阻止Ways2H和其他公司继续前进。

SGH2例如,该公司利用混合纸生产氢气,然后将其送入气化炉,气化炉在氧气和等离子体炬产生的极高热量下运行。热量将废物中的碳氢化合物分解成合成气;然后氢被分离提纯到99.9999%。

根据SGH2网站的一份谅解备忘录,它的第一个工厂将能够每年从加州兰开斯特市提供的废料中产生3800吨的绿色氢。

SGH2能源概念

上图描述了SGH2的过程。

SGH2正在与对兰开斯特电厂的产量感兴趣的加油站谈判。拥有物理学、医学和商业背景的SGH2首席执行官罗伯特•杜(Robert Do)目前还不能说出公司名称,但他表示:“加州和全球其他买家对我们也非常感兴趣。我们正在与公用事业、水泥公司和氢燃料巴士制造商等进行谈判。”

一项初步的生命周期分析表明,SGH2的过程每产生一吨氢气,就比电解分解水中的氢和氧多排出13到19吨二氧化碳。杜说,他的生产成本降低了,平均每公斤2美元。

“我们可以做得更便宜,因为我们的燃料是免费的,作为交换,我们可以免费为发电机提供处理服务。我们可以让工厂全年运转,而电解则取决于太阳能和风能的可用性。”

2020年氢委员会报告电解生产的可再生氢大约是每公斤6美元;尽管成本一直在下降,而且it预计成本还会继续下降。

废物制氢运动的另一个先驱是标准氢公司它将废物转化为硫化氢,然后将其分解为氢和硫制造燃料从氢。与SGH2一样,该公司称其过程比电解更便宜,因为它能耗更低,不需要水。

标准氢公司首席执行官艾伦·明策尔希望在今年夏天与北美公用事业公司和跨国公司组成的财团建立他的第一家合资企业,该财团将提供原料并购买氢。他的目标价格是批发价格4美元/公斤,零售价格5美元/公斤。

“当我们开始推销我们的服务时,我们预计人们的兴趣主要集中在我们的制氢能力上,但大多数询问都集中在废物消耗上。我们不仅要清理垃圾填埋场、塑料垃圾和轮胎垃圾,我们的过程还激励人们去海洋中漂浮的垃圾岛,把它们转化为氢气。”

加州能源委员会(CEC)和该州的其他机构已经为氢运输燃料的研究提供了资金,包括可能从废物中提取的燃料。betway必威娱乐

“随着国家深脱碳,我们正在探索所有选项——包括一个清洁的氢作为能源载体——为了确定最具成本效益的途径减少碳排放和保护公众健康,”罗力说十希望,副主任加州能源委员会能源研究和发展。

技术与投资解决方案是为加州做研究的人之一。该项目与南加州大学(USC)合作,将有机废物通过厌氧消化转化为沼气,并使用南加州大学的催化重整器将甲烷转化为氢气,可能用作汽车燃料。

尽管如此,从任何来源生产氢燃料的过程在站稳脚跟之前都有一段路要走,即使是在一个致力于脱碳的州。

在加州授权为了在2025年之前实现100个氢燃料加气站的开通,中国目前有6000多辆氢燃料汽车在路上行驶,而电动汽车有近70万辆,CEC发言人说。她补充说,“所以,尽管国家对氢技术进行了投资,但如今氢燃料电池汽车的使用率远远低于电动汽车。”

能源和技术顾问基思·d·帕奇(Keith D. Patch)猜测,在经历了成长的烦恼之后,从废物中提取氢气的开发人员终于有所作为了。他指出,电解等其他清洁技术不仅昂贵,而且它们需要巨大的能源,而且无法解决废物转化技术所能解决的废物问题。但是障碍是什么呢?

最大的障碍是废物转化公司的预测过于乐观,主要是围绕技术成熟度和商业经济。但是一旦商业准备被强大的亚尺度测试验证,这个行业应该准备起飞,”帕奇说。

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