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走向零碳

   编辑:文武  邮箱:info@mortar.cn
2019-01-09 10:05:00 保护色:默认白 牵牛紫 苹果绿 沙漠黄 玫瑰红 字体:小字 中字 大字 点击数:0

摘要: 

 

在向可再生能源的匆忙转变中,供暖环节的脱碳被忽视
从上世纪60年代开始,一大批戴着鸭舌帽的燃气管道工人奔赴英国各地,将一个使用所谓的城市燃气(氢气、一氧化碳和其他气体的混合物)的网络改造成使用不久前在北海发现的天然气。这项工程经过精心策划,以避免造成对客户供暖中断或气体泄漏和爆炸。天然气的毒性小于用煤生产的城市燃气,所以其潜在的好处是巨大的,尤其是自杀率下降了,因为开煤气寻死的人少了。

如果英国第三大城市利兹得愿所偿,那么该国的部分地区可能很快就会逆转这一过程,又从天然气转回氢气——不过这次是纯粹的氢气。公用事业公司北方天然气公司(Northern Gas Networks)开创了一个名为H21的项目,使用基于利兹的蓝图,计划如何利用英国的天然气网络,把低碳氢气代替天然气送入家庭和企业。一旦城市的旧铸铁管道完全被聚乙烯管替代,剩下的挑战就是证明氢可被安全地大规模输送。如果可以,北方天然气公司希望在整个英格兰东北部供应氢气用于供暖和烹饪。它想把利兹变成全球氢经济的发动机。为实现这一目标,它希望调整蒸汽-甲烷重整(SMR)这种最常见的制氢法——捕获过程中排放的二氧化碳。

除了需要改善房屋的保温隔热外,人们在讨论气候问题时很少会关注供暖,尽管它能耗巨大,特别是在气候寒冷的地方。英国供暖的能源消耗超过了发电或运输系统。其中约70%来自燃烧天然气,产生了该国二氧化碳排放量的四分之一以上。根据国际能源署(IEA)的数据,全球建筑物中使用的化石燃料中约有四分之三用于供暖。

在气候讨论中很少提及供暖的一个原因是它的脱碳比发电的脱碳更难。这让决策者更容易忽视它。将可再生能源接入单个电网要比将人们家中和工作场所的数百万个燃气锅炉转换成电炉容易得多。其次,天然气公司比电力公司规模小,吸引的注意力也更少。“天然气行业是一个隐形的行业。”利兹氢项目的策划者、北方天然气公司的丹·萨德勒(Dan Sadler)说。

电可以为家庭供暖,但通常可能都不是最好的选择。例如,在英国,极端寒冷天气期间的高峰供暖需求达到约300吉瓦,是电力需求峰值的五倍。电网需要大规模扩建才能满足这一需求,尤其还要能够存储大量电力。

此外,在天然气作为主要供暖燃料的地方,放弃天然气网络可能会让数万亿美元的资产“搁浅”。如果可以清洁又廉价地生产氢气或其他气体(例如由有机物质生产的生物甲烷),它们或许就可以使用许多现有天然气管道和储存设施,只需稍作调整即可。一旦新的燃烧器在炉灶和锅炉中安装就绪,用户可能几乎注意不到任何变化。

电力仍将扮演重要角色,特别是与更好的隔热保温相结合后。例如,电热泵就好像是反向冰箱或空调,从空气或地面吸取热量来加热房屋。这种设备买起来贵,但用起来便宜,总能耗要少于它们传送的热量。欧洲热泵协会表示,2011年至2017年,欧洲的热泵保有量增加了一倍,达到1060万台。

但在那些天然气已成为主要供暖燃料的地方,氢可以作为替代品。在利兹,项目计划是将蒸汽和甲烷转化为氢气和二氧化碳,再利用碳捕获和储存(CCS)捕获二氧化碳。最终,当有足够的零碳电力时,或许可以通过电解水来可持续地生产氢。现在最大的问题是CCS能否成为一种可行的技术。

在北海的另一边,作为利兹项目参与者的挪威国家石油公司(Equinor)正试图帮助解答这个问题。在挪威荒芜的西海岸,它是挪威政府、壳牌和道达尔在蒙斯塔德技术中心(TCM)的合作伙伴。该中心的建设花费高达60亿挪威克朗(6亿美元)。它于2012年启动,目前是世界上最大的碳捕获技术测试中心。从12月开始,美国工程和建筑公司Fluor将成为在这里测试新CCS工艺的最新一家大企业。

CCS这项技术屡屡未能实现预期。化石燃料的生产商希望它能发挥作用,因为这可以让它们的产品——比如天然气——在一个后碳的未来保有一席之地。但是,捕获碳排放并填埋它们的成本很高(在电力行业内的运行成本估计为每吨50至100美元),这在向大气中排放二氧化碳几乎没有任何处罚时尤其突出。正如IEA指出,自2010年起,每有一个大规模CCS项目启动,就有至少两个被取消。

然而,这项技术可能会有一个光明的未来,特别是应用于SMR以及水泥等行业时(参见下一篇文章)。今年,美国总统特朗普的政府修订了45Q条款,出人意料地向CCS投去了一条救生索。这项税收抵免计划大幅增加了对每吨碳捕获的财政支援,并取消了碳存储量的上限。它很可能会提振CCS项目,就像投资税收抵免推动了太阳能和风能那样。

许多不信任CCS的环保主义者表示,从该税收计划中得到最多好处的是那些想把补贴注入油井以推动石油业复苏的企业。颇能说明问题的是,在45Q条款修订后,一个名为“国家石油强化恢复计划”的美国游说团体改了名字,叫“碳捕获联盟”。

挪威的TCM中心正在测试两种捕获二氧化碳的方法。其主管厄恩斯特·培特·阿克塞尔森(Ernst Petter Axelsen)解释说,更广泛使用的方法是将烟气注入一个高高的溶剂室,往里添加几滴一种叫做胺的溶剂(从氨中分离而来),它会与烟气中的二氧化碳结合形成液体。然后将这种液体在120°C下煮沸,释放出二氧化碳。工程师说,另一种使用冷冻氨作为溶剂的方法需要更多人力,因而较不常用。

一些公司使用该设施测试他们的胺化学,他们视之为“秘方”,以探索新工艺,比如类似肺部结构的薄膜,并使用吸收材料而非溶剂。阿克塞尔森表示,对CCS的兴趣已经被45Q重新点燃。世界上一些最大的石油公司已经成立了一个名为“石油和天然气气候倡议”的组织,其中有一笔10亿美元的基金用于支持CCS项目。

至于碳存储方面,挪威正处于一个大型项目的早期阶段。该项目旨在从该国南部的海德堡水泥(HeidelbergCement)下属Norcem公司以及位于奥斯陆把废弃物转化为能源的Fortum Oslo Varme垃圾焚烧厂捕获二氧化碳。然后它让挪威国家石油公司、壳牌和道达尔运输这些二氧化碳,并将它们注入海床下三公里处的多孔石灰岩地层。

挪威国家石油公司希望这将成为一个新行业的起点,逐渐发展成通过英国提赛德(Teesside)的船舶或管道运输二氧化碳。其中一些二氧化碳可能来自利兹氢项目(挪威国家石油公司还在与北方天然气公司合作一个补充提案,要将英格兰北部的几个最大城市从使用甲烷转为使用氢气)。这些二氧化碳也可以被存储在英国北海水域的原烃类矿床中。

但CCS项目耗费大量资金,如果没有合理的碳价,很难收回投资。在全球范围内,它还依赖大量的存储地点。推广碳捕获的最大希望在于它的工业应用。 

 

 

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  • 来源:水泥人网
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