能源区块链研究|太阳能燃料应用应对气候变化

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2021 SUMMER

太阳能燃料应用应对气候变化

来源:瑞士联邦材料科学与技术研究所

分析显示:仅一小部分车辆就占据了大部分车辆行驶总里程。若全欧洲长途货运卡车继续使用化石燃料,道路运输业将很难实现碳减排。而合成燃料对此类应用作用突出。

由于电力和氢能供应不稳定以及合成燃料的出现,瑞士联邦材料科学与技术研究所(Empa)的“move”项目正研究道路运输业实现二氧化碳减排的三种途径,以应对能源体系快速转型。“所有这些概念在能源、运营和经济方面各有利弊。要实现智能化,我们需要深入了解整个体系,”Empa汽车动力传动技术实验室负责人克里斯蒂安·巴赫(Christian Bach)表示,“我们将与‘move’工作人员携手努力开发实用的技术。”

最新项目是要用氢气和二氧化碳制备合成甲烷,即甲烷化。这种由可再生能源合成生产的合成燃料或合成气,可通过传统路线运输,且可利用现有基础设施,显示出可再生能源发展的巨大潜力,更是全球关注的焦点。

甲烷化的基本化学过程,即Sabatier反应,在100多年前就为人熟知了。Empa将开发另一种制备过程,即吸收强化甲烷化,希望这一新式过程能简化过程控制、提高制备效率、优化动态运行。

除技术和能源方面的技术开发外,提升合成甲烷的经济效益也是该项目的主要目标之一。Empa董事会成员兼“move”战略负责人布丽吉特·布克曼(Brigitte Buchmann)表示:“着眼于这一整体目标,项目合作伙伴涵盖整个价值链,包括Empa研究人员、能源供应商、加油站和车辆运营商、以及技术和工厂部门的工业合作伙伴。”该项目得到苏黎世州、ETH董事会、Avenergy Suisse、瑞士零售公司米格罗斯(Migros)、Lidl Switzerland、Glattwerk、瑞士国防装备采购局(Armasuisse)和瑞士动能(Swisspower)的支持。

目前,克里斯蒂安·巴赫的团队正致力于研究多孔材料对水的吸附以及催化反应的过程控制,并计划在2021年中建厂;2022年,将用太阳能生产的甲烷投入使用。

在能源体系向可再生资源转型的过程中一大挑战就是,可再生能源供应不稳定,如太阳能或风能,并非随处可得、随处可用。就北半球而言,冬天,可再生能源太少,而夏天可再生能源又太多。南半球则恰恰相反。但,也有一些地区光照充足稳定,即阳光地带,地球上的大沙漠就位于此。“全球范围内的可再生能源并不少,只是能源运输问题尚未解决。” 克里斯蒂安·巴赫说道。合成的能源载体可以帮助解决这个问题。

瑞士的小型发电厂可以利用夏季过剩电力,并联接不同能源部门,在国家能源体系发挥重要作用。大型发电厂可以充分发挥其在阳光地带的潜力。简单计算后可知:冬季,由于水电产量低,且所有(进口)合成能源只能采用国内长途运输,无法满足能源需求,因此,需要在沙漠中建造一座占地约700平方千米的太阳能发电厂,相当于撒哈拉沙漠面积的0.008%。生产所需的水和二氧化碳可以在当地从大气中提取。基于现有的贸易机制、运输基础设施、标准和专业知识可以被进一步利用,沙漠中建造千兆瓦级发电站能否成功呢?我们拭目以待。

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