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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: 國際能源小數據

澳大利亞The Driven網站發表署名Bede Doherty的文章,探討澳大利亞不同技術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55千瓦時的能量來產生1公斤的氫。 55千瓦時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1公斤氫氣約18升水。如果使用可再生能源進行電解,那么該過程是碳中性的。但是,如果該過程由當地電網供電,那么排放量仍然很高。目前澳大利亞電網的排放強度為0.9公斤二氧化碳當量/千瓦時,那么生產1公斤氫氣相關的排放量為50公斤二氧化碳當量。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公里可產生約25公斤的二氧化碳當量。因此,如果使用澳大利亞電網來制氫,那么電動汽車將產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)

氫還可以使用現有的工業過程,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力,需要額外的1千瓦時的甲烷氣燃燒以產生蒸汽。使用甲烷氣體生產氫氣的財務成本低于使用電解,因此市場機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動成本的角度來看,依賴甲烷制氫也是一種風險。 

3)煤氣化制氫(使用煤和水)

煤可以通過昂貴的高能源強度、高水耗的工業過程轉化為氫氣,但該過程也會產生二氧化碳。因此,以煤炭制氫無法實現降低汽車每公里成本和排放的目標。

4)氫氣的分配過程排放

無論是電解、SMR還是煤氣化制氫,氫氣需要運輸到服務站進行零售。為了使氣體經濟運輸,需要進行壓縮,通常的壓力為700巴(相當于大氣壓力的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固以在用卡車運輸時承受700巴的壓力,需要由專門的、昂貴的材料制成。在加油站,氫氣儲罐也需要采用相同的堅固、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。如果這種能源是由可再生能源產生的,那么就沒有二氧化碳排放。但是,如果使用澳大利亞電網進行壓縮,則會產生另外13.5公斤的二氧化碳排放。

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