IDTechEx最近发表了一系列关于氢和氨动力燃料电池(FC)在航运中的需求的文章。对此,大众最常见的反应之一是——那么甲醇呢?
事实上,甲醇已经引起了很多人的兴趣,特别是自从航运巨头马士基(Maersk)订购了19艘甲醇(燃料)船,从2025年开始交付。本文对甲醇与替代品进行了评估,并对其在海洋工业中的潜在未来采用进行了推测。
有关IDTechEx对燃料电池在海事领域使用的详细展望,请参阅新的IDTechEx报告,“燃料电池船&2023-2033年船舶:PEMFC, SOFC,氢,氨,液化天然气”。
就能量密度而言,绿色甲醇是与柴油最具可比性的替代燃料之一。由于甲醇可以在常规环境条件下以液体的形式运输,现有的柴油燃料仓基础设施可以以低成本快速改造适用于甲醇,而液氢和液氨则需要更低的液化温度(分别为-253℃和-33℃)。这些优点使得使用甲醇的物流很容易,对船舶运营商很有吸引力。
甲醇将首先通过内燃机进入市场,但即将出现的是高温PEMFC,几家公司正在快速推进。高温PEMFC具有优势,因为它们允许使用低纯度的氢气,如合成气。这意味着该系统可以与一个简单的甲醇重整器相结合,而不需要外来的和昂贵的膜材料。
相比之下,低温(LT)PEMFC高度敏感,要求氢气纯度超过99.99%。采用高温PEMFC的甲醇重整器可产生超过50%的效率,而甲醇内燃机的效率约为35%。通过热电联产(CHP)工艺,燃料电池的效率有可能提高到80%以上。
来自丹麦的蓝界科技公司(Blue World Technologies)和波士顿的Advent科技公司是令人兴奋的两家公司,它们已经证明了这一概念。Advent最近从欧盟的IPCEI项目中获得了约7.82亿欧元的资金,到2027年在希腊建设400MW的产能。
然而,甲醇也有许多缺点。绿色甲醇仍然是一种碳氢化合物,它的使用只能维持目前的碳水平,因为它需要重新排放捕获的碳来制造甲醇。与绿色氢和氨相比,这削弱了其作为长期解决方案的潜力,特别是在国际海事组织将重点转向调节温室气体的情况下。尽管如此,高浓度的二氧化碳作为甲醇系统的副产物产生,这有助于(再次)碳捕获。这为一种更“循环”的方法创造了潜力,这种方法将碳排除在环境之外,尽管目前这是供应商的次要优先事项,增加了成本和复杂性。
中期的另一个重要因素是,绿色甲醇仍然是绿色氢的衍生物。在未来十年,绿色氢将供不应求,价格昂贵,并为所谓的氢经济的多个部门所需要——将其引入首次应用将是降低排放的最有效方式。
该行业还必须考虑到液化天然气(LNG)或甲烷的持续使用。虽然液化天然气通过甲烷滑移排放强大的温室气体,但该燃料具有与甲醇类似的性能,也可以通过绿色氢和碳捕获(e-甲烷)人工制造。
虽然液态甲烷的燃料舱基础设施非常昂贵(由于-153摄氏度的存储要求),但由于最初的监管集中在减少SOx、NOx和PM的排放上,它已经增长了几十年,而且它做得很好。
问题变成了:是否值得分配资源来开发LNG/甲烷、氨和氢以及甲醇?选择快速开发一些有前景的解决方案,而不是在所有地方同时开发所有解决方案,这无疑是明智的。氢和氨创造了实现零温室气体排放的长期途径。
在碳氢化合物之间,液化天然气具有与甲醇相似的性能,并且已经得到广泛开发。此外,随着一些天然气管道的中断,2022年LNG运输船的持续重要性和需求确实突显出来。
正如本系列文章前面所述,总体而言,很容易想象未来中期将更广泛地采用氢PEMFC和电池,长期采用氨SOFC,从而真正实现零排放。
然而,这些解决方案的缓慢发展可能为甲醇创造机会。显而易见的是,海洋产业脱碳是一项巨大的挑战,这将继续依赖于公共和私营部门的多种解决方案、投资、新法规、合作和测试。
(原文来自:IDTechEx 全球氢能网、新能源网综合) |