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Power-to-X:通往未来碳中和之路

如今,脱碳和零排放经济等话题在能源行业中比以往任何时候都更加普遍。凯发·k8国际,凯发官网已经拥有广泛的解决方案:

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  • 氢极其易燃。凭借我们的“安全功能”和“防爆”领域相关产品,确保对人员、机器和系统提供保护。

从生产及储存
到可再生能源的使用

我们的环保氢产品和解决方案

1. 生产——可再生能源

绿色氢气将在实现脱碳目标方面发挥关键作用,并将在长期内取代化石燃料。目前,重点是氢的实际利用,例如用于合成燃料的生产或氨和甲醇的生产。

绿色氢气是通过电解可再生能源生产的。由于其存储能力,发电和消费可以相互分离。例如,来自光伏系统的太阳能在夏季过剩,可以储存起来用于冬季和低日照时段,以后根据需要使用。这种储存技术在远程控制技术领域也有巨大潜力,主要是利用德国作为储存地点,而不必像目前那样不得不依赖于国外的过剩能源销售。

对于电网连接点(GCP)处的发电厂(PGP)的电网兼容馈入管理,我们建议使用我们的PGP控制器和凯发·k8国际,凯发官网发电厂控制系统。我们强大的RTU解决方案采用IEC 61850、IEC 60870、DNP3或Modbus?远动控制协议,可优化您的远动控制技术。

2. 生产——电解

电解是一种用电将水(H2O)分解为氢气(H2)和氧气(O2)的成熟方法。碱性电解(AEL)、质子交换膜电解(PEM)和高温电解(HTE)是最熟知的电解方法。未来,通过电解可再生能源产生的绿色氢气,是一种无色透明的气体,应该会覆盖许多仍然由化石燃料供应的领域,从而对我们社会的脱碳做出决定性贡献。为了实现可持续氢经济的长期转型,既需要较小的、分散式电解系统,也需要效率特别高的兆瓦级集中式电解器。

3. 转化使用

氢被广泛用作power-to-X转换的主要原料,特别是在化学工业和炼油技术中。除了其他用途,它还用于氨和甲醇生产。

氨和甲醇生产
氨是通过所谓的氨合成生产的。使用氨作为能源载体的明显优势在于其运输和储存能力高。因此,未来有可能使用氨实现power-to-X,例如,作为发动机和发电厂运营的燃料。甲醇是一种产量大的有机化学品,也可以用作基础化学品或能源载体。与合成氨一样,合成甲醇也需要氢气和二氧化碳。

合成燃料,即所谓的电子燃料,未来可用于驱动二氧化碳中性内燃机。生产合成燃料的起始原料是氢气。这是通过电解将氢气(H2)从水中分离出来而获得的。为了将氢气制成液体燃料,随后添加二氧化碳(CO?),其来源于工业或沼气工厂的废物。在该过程中形成的混合物通过特定的化学工艺具有汽油、煤油或柴油的特性,使其适用于汽油和柴油发动机或飞机推进。此外,氨中的氢可以被回收并进一步利用。

转化使用——电子燃料,合成燃料
传统燃料是由石油、天然气或煤生产的,而替代燃料或推进剂是由“生物”或“合成”材料生产的。生物燃料是由植物、植物残渣或液态粪便制成的。相比之下,二氧化碳中性的合成燃料是通过复杂的化学过程生产的,通常不使用化石原料。生产合成燃料的起始原料是氢气。为了将氢气制成液体燃料,需添加二氧化碳(CO?),其来源于工业或沼气工厂的废物。这些过程产生了合成汽油、煤油或柴油,适用于传统的内燃机。

4. 运输

气态氢气可以通过压力容器运输,液态氢气可以通过特殊储罐运输,不需要巨大的费用。在德国,现有的天然气管网甚至可以用于运输、储存和供应。这种形式比建造全新系统的成本要低得多。使用电解器,太阳能或风力涡轮机产生的多余能量可以储存为氢气,以供更长时间使用。为了对电流波动作出快速和单独的反应,若在使用燃料电池技术或与燃气发电厂结合使用时发生高峰负荷,可以将氢气暂时转化为电流。

为了进一步减少二氧化碳排放,在技术上可以用氢气取代工业中的天然气能源载体,而无需进行大量的改造,或者暂时与天然气混合。

对于合成生产的衍生物(如燃料)或基本化学物质(如氨或甲醇),情况也类似。现有的基础设施和程序也可以在此使用。

5. 最终用途——钢铁工业

钢铁工业目前约占温室气体排放总量的5%。基于现有高炉途径的传统钢铁生产会产生大量二氧化碳。为了降低排放程度,可以通过高温电解提供与还原过程相关的氢和一氧化碳的化合物。最简单的工艺耦合是将氢气添加到天然气中。使用绿色氢气可以显著减少二氧化碳排放。

6. 最终用途——化学工业/炼油厂

氢气作为一种原料在化学工业和炼油技术中发挥着重要作用。然而,需要大量的氢气才能使陆路、海上和空中交通在技术上实现二氧化碳中和。所谓的Power-to-X(PTX)工艺被用来满足这一需求,例如,将多余的电力转化为氢气,然后将其转化为燃料。来自大气或工业过程和生物质的绿色氢气和二氧化碳,可用于生产合成燃料。总的说来,不是将电能转化为其他形式的能源,而是直接使用,效率更高。然而,由于可再生能源不能保证持续稳定的发电,与存储技术相结合的Power-to-X工艺可以成为未来能源转型的重要组成部分。

7. 最终用途——交通领域

借助Power-to-X技术和工艺,可再生能源可以长期储存,并以环保的方式使用,无论电力生产商位于何处。"绿色"氢气及其衍生物成为零排放能源:主要用于航空合成煤油、氨或甲醇。

因此,氢正在成为船舶推进的可持续替代品,作为重型和铁路运输的燃料电池,以及用于个人交通的电池电动汽车——特别是在电池电动系统已经达到极限的情况下。

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