绿氢能源是一种怎样的能源?对环境有何影响?
现在有各种不同种类的氢能源,主要是以天然气制造氢的基准去归类的。通常情况下,我们所说的不同氢能源有以下分类。
1.“蓝色氢气”通常是工业副产氢,是天然气制造氢。
2.“灰色氢气”一般是煤制造氢,是指比天然气制造氢的碳排放量更高的产物。
3.“绿色氢气”是我们所说的利用风能,太阳能这类可再生能源制造的氢,这类产物一般碳的排放量是很少的,也更加绿色环保。
现在生态下,“蓝色氢气”跟“绿色氢气”都是我们未来发展的着重方向。绿色氢气对环境保护的作用可以从他的原料开始分析。
一、跟传统的制氢方式相比较,绿色氢气的原材料是绿色的,无论是用水,风能,太阳能这类可再生能源,都是对环境十分友好的。在制造过程中,电解水制氢只会产生氢气和氧气,也不会产生碳氢化合物,基本上不会对环境造成污染。水这种原料,对比其他原料是“无穷无尽”的,而风能,太阳能也是比较环保清洁的。
二、从碳排放量来说,之前的灰色氢气,蓝色氢气或多或少都会制造碳,影响环境,所以大范围的使用绿色氢气,能够减少环境污染。
所以开展绿色氢气的的探索,既是从生产源头方面开始环保节能,也是从生产后的处理也覆盖了环保节能。但是目前绿色氢气也是面临巨大挑战的,他的供应链还不是特别完善,可以提供电解槽膜这类相关工具企业实在太少了,因此我们要建立大规模的电解系统和完善的供应链条,对于氢气的运输,制造绿色氢气各方面,我们仍然需要大量的验证。这样才能大范围的投入生产,让绿色氢气真正普及。
根据氢能生产来源和生产过程中的排放情况,人们将氢能分别命名为灰氢、蓝氢、绿氢。
灰氢
灰氢,是通过化石燃料(例如石油、天然气、煤炭等)燃烧产生的氢气,在生产过程中会有二氧化碳等排放。目前,市面上绝大多数氢气是灰氢,约占当今全球氢气产量的95%左右。
灰氢的生产成本较低,制氢技术较为简单,而且所需设备、占用场地都较少,生产规模偏小。
蓝氢
蓝氢,是将天然气通过蒸汽甲烷重整或自热蒸汽重整制成。虽然天然气也属于化石燃料,在生产蓝氢时也会产生温室气体,但由于使用了碳捕捉、利用与储存(CCUS)等先进技术,温室气体被捕获,减轻了对地球环境的影响,实现了低排放生产。
绿氢
绿氢,是通过使用再生能源(例如太阳能、风能、核能等)制造的氢气,例如通过可再生能源发电进行电解水制氢,在生产绿氢的过程中,完全没有碳排放。
绿氢是氢能利用的理想形态,但受到目前技术及制造成本的限制,绿氢实现大规模应用还需要时间。
氢能(Hydrogen Energy)是指氢和氧进行化学反应释放出的化学能,是一种清洁的二次能源,具有能量密度大、零污染、零碳排等优点,被誉为21世纪的“终极能源”。
氢能作为一种清洁、高效、安全、可持续的新能源,有助于解决能源危机、环境污染等问题,是人类的战略能源发展方向。
氢具有高挥发性、高能量,是能源载体和燃料,同时氢在工业生产中也有广泛应用。现在工业每年用氢量为5500亿立方米,氢气与其它物质一起用来制造氨水和化肥,同时也应用到汽油精炼工艺、玻璃磨光、黄金焊接、气象气球探测及食品工业中。而液态氢可以作为火箭燃料。
氢能的主要优点有:
燃烧热值高,燃烧同等质量的氢产生的热量,约为汽油的3倍,酒精的3.9倍,焦炭的4.5倍。燃烧的产物是水,是世界上最干净的能源。资源丰富,氢气可以由水制取,而水是地球上最为丰富的资源,演绎了自然物质循环利用、持续发展的经典过程。
通常,根据生产来源和制备过程中的碳排放情况,人们将氢能分为灰氢、蓝氢和绿氢这三种类型
灰氢:是通过化石燃料(煤炭、石油、天然气等)燃烧产生的氢气,在生产过程中会有二氧化碳等排放。灰氢的生产成本较低,制氢技术较为简单,这种类型的氢气占当今全球氢气产量的份额最大,碳排放量最高。
蓝氢:是将天然气通过蒸汽甲烷重整或自热蒸汽重整制成的氢气。虽然天然气也属于化石燃料,在生产蓝氢时也会产生温室气体,但是生产过程中使用了碳捕集、利用与封存(CCUS)等先进技术,捕获温室气体,实现了低排放生产。简单来说,蓝氢是在灰氢的基础上,应用碳捕集、利用与封存技术,实现低碳制氢。
绿氢:是通过使用再生能源(例如太阳能、风能、核能等)制造的氢气,例如通过可再生能源发电进行电解水制氢,在生产绿氢的过程中基本没有碳排放,因此这种类型的氢气也被称为“零碳氢气”。
氢能是一种清洁能源,可以应用到能源、交通、建筑、工业等多个领域,按照氢的制取工艺的不同,主要是生产来源和生产过程中的碳排放不同,人们将氢能分别称为灰氢、蓝氢和绿氢。
灰氢和蓝氢都是利用天然气作为原料,生产过程相同,都会产生二氧化碳,只是当二氧化碳直接排放时,这个过程生产的氢气就称作灰氢,如果对产生的二氧化碳进行回收,那么生产出来的氢气就称作蓝氢。
绿氢就是通过可再生能源电力来电解水的方式,只产生氢气和氧气,没有二氧化碳排放,所以称作绿氢。
目前的制氢过程几乎都是天然气生产的灰氢,绿氢的占比还不高,所以,尽管氢是清洁能源,但由于生产过程有很高的碳排放,所以并不是碳中和背景下得很好的替代能源,应该说,绿氢才是未来所需的真正意义上的清洁能源。
电解水制氢气是通过电能给水提供能量,破坏水分子的氢氧键来制取氢气,制取效率一般在 75%-85%,每立方米氢气电耗为 4-5 kWh,电费占整个水电解制氢生产费用的80%左右,成本高导致电解水制氢的竞争力不高,因此水电解制氢成本的关键在于耗能问题。
如果一项新技术,比如通过电解氨水来制取绿氢,所需电力仅为电解水方法的三分之一,那就意味着降低了能耗,也就降低了成本,提高了绿氢的竞争力,可以扩大其应用范围。
最后,还要说一下氢能的运输,由于氢的储能密度很低,所以,如果以氢的形式运输能源就会比运输化石燃料还要贵,所以目前储运难也是制约氢能发展的瓶颈之一。
氨比氢更容易液化,在同等条件、标准大气压下,液氨在-33℃就能够实现液化运输,但如果直接运输液氢温度则需要降至-253℃左右。所以,氨可以作为氢的运输载体,解决储运难题。