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綠色新風(fēng)尚——綠電 綠氫 綠氨
分類(lèi)：科學(xué)普及
來(lái)源：現(xiàn)代煤化工
發(fā)布時(shí)間：2022-05-06
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綠色新風(fēng)尚——綠電 綠氫 綠氨
什么是綠電？
“綠電”，即綠色電力，是指通過(guò)零二氧化碳排放（或趨近于零二氧化碳排放）的生產(chǎn)過(guò)程得到的電力?！熬G電”主要來(lái)源于清潔能源，包括太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等。目前，我國(guó)的“綠電”主要以太陽(yáng)能光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電為主。
綠電新風(fēng)尚
使用綠色電力可以減少二氧化碳等溫室氣體排放。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每使用1兆瓦時(shí)綠色電力，可減少二氧化碳排放約838千克。綠電交易有效滿(mǎn)足企業(yè)綠色轉(zhuǎn)型的“剛需”，拓寬終端用戶(hù)減排路徑，引導(dǎo)推動(dòng)全社會(huì)形成綠色生產(chǎn)生活方式。
近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外越來(lái)越多的企業(yè)追求實(shí)現(xiàn)能源清潔低碳轉(zhuǎn)型，購(gòu)買(mǎi)和消費(fèi)綠色電力的需求日益迫切。寶馬汽車(chē)、巴斯夫等跨國(guó)企業(yè)，都提出在未來(lái)十幾年內(nèi)實(shí)現(xiàn)100%綠色電力生產(chǎn)的目標(biāo)；首鋼等傳統(tǒng)工業(yè)企業(yè)，期待用綠電生產(chǎn)推動(dòng)轉(zhuǎn)型升級(jí)；我國(guó)許多出口型企業(yè)，也希望用綠電生產(chǎn)來(lái)增強(qiáng)產(chǎn)品的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。
開(kāi)展綠電交易，電力用戶(hù)通過(guò)雙邊交易方式從新能源企業(yè)直接購(gòu)買(mǎi)綠電，既滿(mǎn)足了生產(chǎn)清潔用能的需求，又能獲得權(quán)威的綠色環(huán)境價(jià)值認(rèn)證，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境效益的高度統(tǒng)一。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，采購(gòu)綠色電力是企業(yè)清潔低碳轉(zhuǎn)型的重要措施，將有力推動(dòng)綠色電力市場(chǎng)建設(shè)，有利于引導(dǎo)全社會(huì)形成消費(fèi)綠電、清潔低碳的新風(fēng)尚。
綠電造綠氫=雙倍清潔
氫能作為一種熱值高、能量密度大、來(lái)源多樣的清潔高效二次能源，被譽(yù)為21世紀(jì)的“終極能源”。但氫能無(wú)法直接從自然界中獲取，必須通過(guò)制備得到。傳統(tǒng)制氫路線(xiàn)主要通過(guò)煤炭、天然氣等傳統(tǒng)能源制氫，這種制氫模式存在高碳排的問(wèn)題，給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)隱憂(yōu)。
綠色氫已成為新主流。所謂綠氫，即利用風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源發(fā)電，再電解水生產(chǎn)氫氣。這種制氫方式從源頭上杜絕了碳排放，是真正意義上的清潔能源。
已有氫能，為什么要發(fā)展氨能
? 第一，在防爆方面，氨比氫更為安全。氫的燃點(diǎn)為570℃，爆炸極限為4％－75％，火焰?zhèn)鞑ニ俣仍?－3m／s，而氨的燃點(diǎn)為650℃左右，爆炸極限為16％－25％，火焰?zhèn)鞑ニ俣燃s為幾十厘米每秒。另外，氫無(wú)色無(wú)味，泄露過(guò)程中不容易發(fā)現(xiàn)，而氨具有刺激性氣味，在泄露初期更容易被發(fā)現(xiàn)解決。因此，在防爆方面，氨的使用比氫的使用具有更好的安全性。
? 第二，氨具有存儲(chǔ)優(yōu)勢(shì)。氫的臨界溫度為零下239.96℃，臨界壓力為1.32MPa。氫如果需要在常壓下保持液態(tài)形式，則需要將環(huán)境溫度繼續(xù)降至零下253℃，這不僅將耗費(fèi)大量的能量制冷，并且由于內(nèi)外溫差大，氫的氣化不可避免，50立方米的儲(chǔ)氫罐一般會(huì)以每天0.4％的速度發(fā)生蒸發(fā); 氨的臨界溫度高達(dá)132.4℃，此時(shí)的臨界壓力也僅11.298MPa。
氨可以在8.58個(gè)大氣壓下、溫度為20℃的環(huán)境中以液態(tài)的方式儲(chǔ)存，也可以在常壓、溫度為－33℃的條件下儲(chǔ)存液氨。因此，氨的儲(chǔ)存比氫的儲(chǔ)存更簡(jiǎn)單。
由于儲(chǔ)存壓力或儲(chǔ)存溫度較低，氨儲(chǔ)氣瓶的材料厚度（或提供強(qiáng)度或提供保溫）可遠(yuǎn)低于氫儲(chǔ)氣瓶，因此氨儲(chǔ)氣瓶占總質(zhì)量比重低。另外，氨氣可以在常溫下加壓液化儲(chǔ)存，這能避免液氨氣化導(dǎo)致的氣體損失，從而極大地延長(zhǎng)儲(chǔ)存時(shí)間，這是低溫液氫儲(chǔ)存不可能達(dá)到的工況。
? 第三，氨具有輸運(yùn)優(yōu)勢(shì)。首先，氨的體積能量密度是液氫的兩倍。在同樣的容積內(nèi)，能夠輸送的氨能蘊(yùn)含能量高一倍。另外，液氫的保存溫度非常低，這需要非常厚的保溫材料。因此儲(chǔ)存的氫氣大約是低溫儲(chǔ)存箱體總質(zhì)量的20％，體積占總箱體的50％。在實(shí)際運(yùn)輸中，需要消耗許多額外的能量用于儲(chǔ)存罐的運(yùn)輸。
? 第四，氨的基礎(chǔ)設(shè)施更為完備。氨是一種常用的化工用品，每年世界對(duì)氨的需求量為兩億噸左右，一個(gè)廣泛運(yùn)用的氨輸送體系已經(jīng)存在，而氫運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)尚處于制定標(biāo)準(zhǔn)的起步階段（氫能剛被列為2022年能源行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)重點(diǎn)方向），以后還需要進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。
綠電-綠氫-綠氨
基于Haber-Bosch電化學(xué)體系，用綠氫和氮?dú)夂铣删G氨，是制備綠氨的重要途徑。利用電解水制氫技術(shù)，由太陽(yáng)能、風(fēng)能和潮汐能等可再生能源的電力產(chǎn)生綠電，通過(guò)電解槽裝置（堿性或質(zhì)子膜PEM 、AEM等）將水電解成氫氣和氧氣。
氫氣經(jīng)過(guò)凈化提純得到99.999%純度的綠氫，氮?dú)鈦?lái)自于PSA或空分，氫氣、氮?dú)獍匆欢ū壤旌虾筮M(jìn)入氨合成反應(yīng)器，在反應(yīng)器內(nèi)部換熱后進(jìn)入催化劑床層，并在催化劑的作用下反應(yīng)，反應(yīng)后的高溫氣體經(jīng)過(guò)空冷器、水冷器、冷交換器、氨冷器進(jìn)行冷卻后，進(jìn)入高壓氨分分離液氨；再將液氨送入罐區(qū)液氨儲(chǔ)罐中儲(chǔ)存。