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【研究】試問氫從何處來:氫能的碳足跡不輕!

2019-3-29 09:38 來源: 國際能源小數(shù)據(jù)

澳大利亞The Driven網(wǎng)站發(fā)表署名Bede Doherty的文章,探討澳大利亞不同技術(shù)路徑下氫能的碳足跡

【研究】試問氫從何處來:氫能的碳足跡不輕!


1)電解制氫(使用電和水)

電解水制氫是高能耗的過程,需要大約55千瓦時(shí)的能量來產(chǎn)生1公斤的氫。 55千瓦時(shí)足以為普通澳大利亞家庭供電3.5天。這一過程所需的水量也很大,每生產(chǎn)1公斤氫氣約18升水。如果使用可再生能源進(jìn)行電解,那么該過程是碳中性的。但是,如果該過程由當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)供電,那么排放量仍然很高。目前澳大利亞電網(wǎng)的排放強(qiáng)度為0.9公斤二氧化碳當(dāng)量/千瓦時(shí),那么生產(chǎn)1公斤氫氣相關(guān)的排放量為50公斤二氧化碳當(dāng)量。豐田的Mirai氫氣汽車(尺寸與汽油車豐田凱美瑞相似)1公斤氫氣行駛100公里;相比之下,在城市條件下駕駛的汽油凱美瑞每100公里可產(chǎn)生約25公斤的二氧化碳當(dāng)量。因此,如果使用澳大利亞電網(wǎng)來制氫,那么電動(dòng)汽車將產(chǎn)生比汽油車更多的碳排放

2)蒸汽甲烷重整制氫(使用甲烷和水)

氫還可以使用現(xiàn)有的工業(yè)過程,即蒸汽甲烷重整(“SMR”)從甲烷制成。但是,從甲烷氣體制造1公斤的氫氣將產(chǎn)生12公斤的二氧化碳排放以及消耗22升水。甲烷氣通常用于為該過程提供動(dòng)力,需要額外的1千瓦時(shí)的甲烷氣燃燒以產(chǎn)生蒸汽。使用甲烷氣體生產(chǎn)氫氣的財(cái)務(wù)成本低于使用電解,因此市場機(jī)制如何從甲烷以外的任何來源購買氫氣,從而鎖定煉油廠端的二氧化碳排放。此外,由于澳大利亞甲烷短缺也缺水,從可用性角度以及供需驅(qū)動(dòng)成本的角度來看,依賴甲烷制氫也是一種風(fēng)險(xiǎn)。 

3)煤氣化制氫(使用煤和水)

煤可以通過昂貴的高能源強(qiáng)度、高水耗的工業(yè)過程轉(zhuǎn)化為氫氣,但該過程也會(huì)產(chǎn)生二氧化碳。因此,以煤炭制氫無法實(shí)現(xiàn)降低汽車每公里成本和排放的目標(biāo)。

4)氫氣的分配過程排放

無論是電解、SMR還是煤氣化制氫,氫氣需要運(yùn)輸到服務(wù)站進(jìn)行零售。為了使氣體經(jīng)濟(jì)運(yùn)輸,需要進(jìn)行壓縮,通常的壓力為700巴(相當(dāng)于大氣壓力的700倍)。或者,氫氣可以液化,需要的空間更小,但需要更大的壓力和極低的溫度(-250℃),這需要更多的能量。用于容納氫氣的容器不僅需要足夠堅(jiān)固以在用卡車運(yùn)輸時(shí)承受700巴的壓力,需要由專門的、昂貴的材料制成。在加油站,氫氣儲(chǔ)罐也需要采用相同的堅(jiān)固、安全、防漏材料制造。使用壓縮方法配送氫氣,所需能量約為以每公斤氫需要15千瓦時(shí)。如果這種能源是由可再生能源產(chǎn)生的,那么就沒有二氧化碳排放。但是,如果使用澳大利亞電網(wǎng)進(jìn)行壓縮,則會(huì)產(chǎn)生另外13.5公斤的二氧化碳排放。

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