由于最新的数据开始支持以市场需求为基础的能源解决方案,新科技的出现和制造成本的降低为氢能源的宣传提供了新的论点。这将会是清洁能源革命的转折点么?来自安思卓的Samuel Sterling为这一古老的理论提出了新的看法。
人们正在不断对氢气的应用进行创新,与此同时,氢气正在为人类解决不断演变的能源问题。氢气还有一些非能源类的应用,包括工业产品,食品包装,铵肥产品,其中铵肥的主要成分就是氢,据统计,到2011年铵肥的生产值已达到1.6亿吨。尽管市场对氢的需求在很大程度上受到了化肥业和制造业的推动,新能源领域对于氢的需求正在逐步攀升。
德国和加拿大的发电厂(分别使用风能和天然气) 如今正在使用先进的制氢技术进行补能,这些新技术可以使他们的供电系统更加稳定,同时他们可以储存多余的氢气,并通过内燃机或燃料电池将其转化为电力,以此来节省成本。
供需平衡的举措
对于天然气发电厂来说,发电机的启动成本很高,包括启动所需的燃料量,以及达到发电速度所需的时间。为了使成本降到最低,发电厂经常会不间断地运行机器,而无法顾及实际对能源的需求,久而久之,发电厂会产生许多多余的电量,即产生了浪费,又收不回成本。
风力发电厂也面临着同样的问题,但是与天然气不同,风能是免费的。即使是这样,风能发电厂运营商的经济状况同样令人担忧。风力发电往往是在没有电力需求的情况下产生的,即所谓的非高峰期,所以即使这些能源的成本再低,这些新能源都是没有实际使用意义的,当然也是没有报酬的。
为了节约成本,提高利润,结合氢能源技术是最简单方式。将多余的电力转化为氢能,然后在需要的时候进行使用,既能减少浪费,又能扩大收益。
在过去的两年里,人们对氢能源的关注与日俱增,而目前,已经出现了可以减少碳排放,节约成本的氢能源操作工厂。
氢能载体
首先需要明确的是氢能载体并不是传统意义上的能量来源,因为他们本身并不能产生能量,他们需要经过催化和氧化反应来释放所蕴含的能量,通常这种反应都是在燃料电池中进行的。
氢这一物质并不单独存在于世上,就像石油,燃煤,太阳光等等。他必须通过电解等手段来获得,比如电解水,或者调整天然气结构(其中含有氢)。前者的能量来源通常是化石燃料,而后者更是直接来源于化石燃料,就此看来,氢终究不是一种清洁能源。氢能源的副产物只有水,但是氢的制造过程需要高碳排放的燃料,那么为什么我们还是要将氢能源归类于清洁能源呢?
因为,就像盒子中有许多颜色的蜡笔一样,这个世界上的许多能源都不是化石燃料。事实上,人们已经创造了可以通过清洁能源来驱动的电解槽,与此同时,正在开展着更多将清洁能源和氢气相结合的项目。
推动风能市场
在任何行业领域中,补氢系统的好处都远远大于风能。税收的减免,财政的补贴都在鼓励开发商,运营商等等去探索可以提高当前的/发展中的风能项目利用率的新途径。在风能行业,人人都明白并害怕“缩减”这一概念,既公用事业公司或其他电力购买者强制关闭可再生能源基础设施。
当电网的电力供应超出负荷时,就会发生断电,同时输电系统无法接受风电厂的电力供应。因此当“缩减”发生时,风力涡轮机和太阳能电池板将处于闲置状态,即使有风能或太阳能资源可以收集,也无法为电网提供能量。这就意味着,在“缩减”期间,可再生能源运营商是没有收入的。在德克萨斯州和俄克拉荷马州,“缩减”的发生率为50%。
辅助储氢系统为风电厂运营商提供了以下问题的解决方案:
o 缩减
o 在非高峰时段产能
o 间歇性能源供应
氢能是一种可分派式的能源,其应用包括:
o 电力
o 燃料
o 肥料
o 电厂冷却剂
o 商业产品
《电力采购协定》 (PPAs) 中对于关税价格差异的规定,以及氢技术的很多内在特性使得氢能源成为首选的储存能源。
电力生产商可以将“缩减”/非高峰时间段产生的能量转化为氢气,并在高峰时期将这些能量以更高的价值返还给输电网。随着燃料电池汽车的不断发展,风力发电厂可以将他们在非高峰时期产生的电力作为一种有价值的运输燃料进行出售。
此外,由于许多风电厂都位于农田附近,他们可以生产极有价值的肥料,只需少量的前期投资。氢能作为一种极其有价值的能量来源,正在逐渐向人们展示他所蕴含的技术优势。
其他优势
从商业角度来讲,氢能源的发展多年来都处于停滞不前的状态,由于其技术成本高,在商业和政治领域并没有引起太大的关注。时至今日,大量的技术创新活动,以及独特的新型商业形式的出现,为实现氢与可再生能源的结合使用提供了强有力的支持。
位于美国麻省的安思卓公司已经与多个国家实验室,行业巨头,以及大学进行合作,专注于创造崭新的,可用于间接性能源的电解产品。同时,该公司在燃料电池设计领域也取得了很大的成就。目前,安思卓公司正在开展兆瓦级燃料电池的商业/公共事业用途研究。
为了解决碳排放所带来的一系列负面问题,人们提出了“氢经济”的概念。现代社会对氢经济的兴趣可追溯到1970年,在同年,密歇根大学的劳伦斯·w·琼斯发表了一份有关于氢经济的技术报告。在当代的碳氢化合物经济中,石油是交通的主要驱动力。碳氢燃料的燃烧使用会释放出二氧化碳和其他污染物。在全世界范围内,碳氢化合物资源的供应是有限的,与此同时,对碳氢燃料的需求正在增加,尤其是像中国、印度等发展中国家。氢经济的支持者认为,氢气是一种更为环保的能源,尤其是在交通运输方面,因为他的使用不会产生二氧化碳或者其他颗粒状的污染物。
化石燃料的消耗占据着世界范围内燃料消耗的80%以上,尤其是在交通运输方面,极其的依赖石油资源,使得石油储备不断减少。新经济体的出现使得能源的需求不断攀升,有专家估算,在2009年到2030年间,全球能源需求量将会增长50%以上,石油产量将会在2020到2030年间达到峰值。
化石燃料的燃烧会产生二氧化碳,这种温室气体是全球变暖的主要原因。因此,开发可替代的新能源是非常有必要的。同时,为了方便运输,该能源必须便于储存。
氢能源,不源自于石油,可以与燃料电池相结合,是一种可替代化石燃料的新能源。他有多种来源:天然气,生物质,水和电。他容易以液体或气体的形式进行储存,在便于储存的同时,也便于进行填补。
在燃料电池中,氢能源与空气中的氧结合产生电力,并生成副产物——水。这是一种极为理想的燃料,可为装有电动引擎的汽车提供动力, 该种引擎可自行发电,且不会污染环境。