独家报道:脱碳氢能源与跨越彩虹

  • 2021-07-30 15:37:04
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在过去的一年里,世界各地的公共和私营部门领导人制定了雄心勃勃的计划来应对气候变化。在这些计划中,氢通常起着关键作用,这种氢能源的来源受到越来越多的关注和审查。挑战在于,绝大多数氢是由化石燃料来源制造的,并且在缺乏区分氢碳强度的标准的情况下使用了简单的颜色关联。

氢工业要成为低碳经济的有效组成部分,就必须拒绝使用所谓的氢彩虹,停止使用从蓝色到灰色再到绿色的术语来表示所用氢气的质量。“灰色”是指由化石燃料制成的氢气,“蓝色”是指通过添加碳封存的化石燃料制成的氢气,“绿色”是指使用可再生能源电解制氢。

尽管许多人使用颜色对氢进行分类,并认为某些颜色(例如绿色)是好的,灰色是坏的,但实际上,光谱要复杂得多。为氢指定特定颜色并不能提供足够的粒度来比较一种生产方法是否比另一种生产方法在减少碳排放方面更好地量化,或者基于氢的解决方案与电动汽车等其他替代方案相比如何。

在最近的 LCA 研究中,可再生能源 + 电解(“绿色”氢)显示了所评估的不同氢供应途径中最显着的温室气体 (GHG) 减少。本研究中的“蓝色”氢气途径具有更广泛的温室气体排放强度,从类似强度到“绿色”一直到与“灰色”氢气生产类似的强度。然而,可再生能源 + 电解和重整 + CCS 路径伴随着与长期碳储存和技术路径依赖相关的不同风险。这些风险可能会影响 2050 年后的减排轨迹,特别是因为能源基础设施资产的投资周期通常在 30 至 40 年甚至更长的范围内。[来源]

为了避免混淆和潜在的漂绿,并为了氢工业展示它可以为脱碳运输带来的优势,需要丢弃氢气制造方式的颜色指定,转而采用更加数据驱动的方法来计算实际碳强度的最终产品。在这样做时,价值链上的所有氢能参与者都将被激励设计出可提供最低碳强度的生产方法。氢购买者还将在他们使用的燃料的可持续性方面具有更大的透明度,并将适当的数据纳入其环境社会治理 (ESG) 报告中。

通过从碳强度的角度观察氢,可以探索生产氢的新途径并将其纳入对话中,而这些途径并不完全符合颜色示意图。例如,副产品或废氢,有时称为“白”氢,具有低碳强度的潜力。根据副产品氢气的压缩、净化和交付方式,这种氢气可以像绿色氢气一样对环境有益,甚至可以在短期内以更具成本效益的方式进行部署。

废氢源自化学过程的副产品。例如,制造氯酸钠的过程会产生氢气作为副产品。在没有捕获和利用它的情况下,氢气会被排放到大气中。Hydra Energy 是一家利用这种低碳氢并将其用于重型卡车脱碳的公司。最近,Hydra 与 Chemtrade Logistics 合作,从不列颠哥伦比亚省的 Chemtrade 工厂之一捕获、清洁和压缩副产品氢气,否则这些氢气会被释放到环境中。该项目不仅产生了可以重新利用的低碳氢源,而且还为化工厂开辟了新的收入来源。

Hydra Energy 的废氢通过生命周期分析独立量化,碳强度为 9.83 克/兆焦耳。使用这种氢气代替重型卡车或公共汽车中高达 40% 的柴油,每辆车每年可减少 67 吨二氧化碳当量。就上下文而言,加拿大人平均每年排放约 15 吨二氧化碳当量,因此一辆 Hydra 卡车的温室气体减排量相当于四个加拿大人的温室气体排放量。如果 Hydra 将其在不列颠哥伦比亚省的努力复制到加拿大,每年将有可能减少 570 万吨二氧化碳当量,这与加拿大对电动汽车的预测量相同。

废氢的这种实际应用证明,我们不仅需要将这些不同形式的氢标记为颜色,还需要量化这些不同形式氢的碳强度,以确定哪些来源对环境最有益。尽管人们相信可再生来源的绿色氢是低碳氢的唯一选择,但如果我们查看碳强度的实际数据,我们可能会发现还有其他形式可以减少温室气体排放。

2019 年,交通部门占加拿大温室气体排放量的 25%。同年,交通运输产生的温室气体排放量约占美国温室气体排放总量的 29%,成为美国温室气体排放的最大贡献者。此外,这些排放量中约有四分之一到三分之一来自中型和重型卡车。由于重型运输的商业替代品很少,这部分馅饼预计只会增长,这使得运输行业面临颠覆的时机成熟。它具有使用低碳氢脱碳的巨大潜力。

幸运的是,世界各地正在采取举措,利用低碳氢作为解决交通运输对环境影响的一种手段。除了 Hydra 用于商业车队的双喷射技术外,沃尔沃和戴姆勒还合作将低碳氢纳入重型车辆。除了卡车,阿尔斯通正在制造氢燃料火车,而 ZeroAvia 正在驾驶世界上最大的氢电动飞机。

此外,尽管交通运输是一个可以使用低碳氢产生有影响力的结果的行业,但它并不是唯一有潜力利用这种能源的行业。任何经营天然气分销的企业都可以使用氢气。然而,为了有效和清洁地使用氢,氢的碳强度的定义方式需要在全球范围内发生变化。

当然,尽管氢作为能源和/或燃料来源已经存在很长时间,但由于人们对氢应对气候变化的能力重新产生兴趣,许多氢应用相对较新,因此,下一级细节尚未创建策略来控制部署。需要标准化,以便能够将一种制氢方法与另一种制氢方法进行比较,因此碳强度最低的来源是针对气候变化解决方案的政策最鼓励的来源。对于产生的所有氢气,要求以克/兆焦耳为单位的氢气的碳强度是使该评估具有一致性的一种方法。幸运的是,政府开始意识到需要一种可量化的方法来有效地将氢用于实现气候目标。

氢的潜力是无穷无尽的,但它的碳强度必须很低,才能为运输部门及其他领域的脱碳工作。透明地证明这一点的唯一方法是以标准化的方式克服氢彩虹并专注于与任何特定类型的氢生产相关的实际排放水平。这是确保氢具有这种燃料能够提供的持久环境效益的最佳方式。

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