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能量

你好,氢气:美国一家发电厂旨在通过利用自然界最丰富的元素来控制碳排放

布莱特·尼尔森
2020年12月16日

一场低碳革命正在俄亥俄河畔酝酿。明年秋天,在俄亥俄州的汉尼拔,一台由通用电气公司制造的、以天然气和氢气混合运行的大型新燃气轮机将为一座485兆瓦的发电厂供电,其发电能力足以照亮相当于40万户美国家庭。这座新工厂由私募股权公司Fortress Investment Group和GCM Grosvenor旗下的Long Ridge Energy Terminal运营,有望成为美国首个使用氢和天然气混合燃料的大型燃气轮机的工厂,这是电力日韩毛片免费视频一级特黄缩小碳足迹征程中的又一个里程碑。“许多联合循环天然气发电厂将在未来过渡到氢气,”Long Ridge能源公司总裁Robert Wholey预测。

美国的电力生产商已经取得了长足的进步,主要通过关闭和闲置燃煤电厂来减少碳排放。据美国能源信息署(U.s.EnergyInformationAdministration)的数据,随着天然气和太阳能、风能等可再生能源的出现,该日韩毛片免费视频一级特黄的碳排放量比2007年的峰值下降了三分之一。为了延续这一势头,并达到未来的排放目标,更多的运营商开始关注一种新的燃料来源:氢。

当氢与氧结合并燃烧时,氢——宇宙中最丰富的元素——可以驱动一个几乎零碳排放的现代燃气轮机。

通用电气天然气发电长脊氢气

燃气轮机——无论是新的还是翻新的——都可以通过将氢气与天然气混合来帮助工业在氢的旅程上前进。例如,超过75台通用电气F级和E级以及航空驱动的燃气轮机,已经积累了超过600万小时的运行时间,这些燃料主要是来自钢厂和冶炼厂的废品。“这是日韩毛片免费视频一级特黄今天可以做的事情,”通用电气天然气电力公司的布莱恩·古特内赫特说,他的团队发表了一份白皮书,探讨了最快的脱碳方法.

而以天然气和氢气为燃料的发电厂,可以相对快速地增加和减少发电量,在风不吹、阳光不照的情况下,帮助缓解供应缺口,从而有助于将更多的可再生能源纳入发电结构。

但是氢革命不会在一夜之间发生。这种元素可能很丰富,但由于它喜欢与其他化学物质如碳和氧结合,使其纯净仍然很昂贵。在美国,天然气的价格是每百万英热单位2到3美元,而在欧洲是这一价格的两倍左右,但氢气可能会从每百万英热单位10至60美元s、 取决于它是怎么做的。

氢气也具有相当易燃的特性。燃烧时,它的火焰以每秒300厘米的速度吞噬燃料,比天然气火焰快10倍。在这种速度下,氢火焰会向涡轮机的燃料喷嘴传播,并损坏设备——通用电气通过改变涡轮机的燃烧系统来解决这一令人讨厌的“火焰保持”问题。通用电气有多种燃烧系统配置,其中一些配置更能抵抗这种现象。最新的燃气轮机容量为50%,其中包括最新的燃气轮机和燃气轮机。

随着发电厂的发展,长岭有它的魅力。这座新的发电厂将坐落在地下盐层之上,是建造洞穴的理想场所,可以储存大量的氢气,以便按需发电。

Long Ridge的一家附属公司打算为位于其1600英亩土地上的客户提供电力,此外还将把电子推入电网。耗电量大的数据中心可能是潜在客户。比如Alphabet的谷歌,日韩毛片免费视频一级特黄:最近宣布到2030年,它将为所有办公室和数据中心提供全天候无碳电力供应。Wholey说:“数据中心现在不会与化石燃料发电厂签订长期采购协议,日韩毛片免费视频一级特黄的7HA.02能够在一开始就混合氢气。”

一开始,氢只占整个涡轮机燃料组合的5%。Wholey希望随着时间的推移,完全依靠氢来运行,每年将减少160万吨的二氧化碳排放量,相当于美国大约有160000个碳足迹家庭。但将集中度提高到20%以上,将需要通用电气的DLN 2.6e系统。

该公司与美国能源部合作开发了该系统。它通过数百个小喷嘴吸入氢气,与传统燃烧室中的六个大喷嘴不同,从而提高了气体进入燃烧室的速度,并阻止火焰返回混合器。通用电气天然气发电公司应急技术总监杰弗里•戈德米尔(Jeffrey Goldmeer)表示:“在某个时候,长岭公司希望添加的氢气超过现有燃烧系统的处理能力,他们可以相应地对系统进行升级。”。“这就是涡轮的妙处:我可以改变燃烧系统。”

氢的另一个问题是如何获得足够的氢。在最初的几个月里,Long Ridge计划从附近的一个未公开的工业设施中运送部分天然气。(日韩毛片免费视频一级特黄:许多工厂生产氢气作为一种副产品,并将其反馈到驱动他们工厂的涡轮机中。)但是Long Ridge的长期计划是在现场制造“绿色”氢气。而大多数氢气是通过日韩毛片免费视频一级特黄:蒸汽甲烷重整-天然气(CH4)在压力和热量下与蒸汽反应生成氢气,CO和CO2—绿色氢气是通过电解产生的。在这个过程中,来自可再生能源的电流将水分解成其组成元素,产生氧气和氢气。

但是把这些分子分开会消耗很多能量。这就是为什么长脊公司,新堡垒能源公司,日韩毛片免费视频一级特黄:最近投资H2Pro一家年轻的以色列公司正在开发更高效的电解技术。新堡垒计划在2023年在长岭基地安装一个H2Pro试验工厂。

随着大量的水资源(来自俄亥俄河)、地下存储和更高效的制造工艺的出现,Wholey认为Long Ridge可能会成为一个“氢中心”,在附近的风能和太阳能无法提供的情况下按需供应低碳电能。他补充道,异地客户可以签署“虚拟购电协议”,其中Long Ridge将其电子发送到电网,以帮助实现其总体排放目标。

当风能和太阳能装置产生多余的电能时,比如说,在一个阳光明媚、多风的星期天下午,它可以用来分解水。这一制度将有效地将氢转化为电池,帮助可再生能源运营商储存能源,而不是停止运营。

Wholey指出,绿色制氢组件的价格开始下降,就像10年前太阳能设备的成本一样。与此同时,一些国家正在制定激励措施,以促进氢基础设施的发展。通用电气的戈德梅尔说:“如果社会致力于脱碳,而且每个人都愿意进行额外的投资,那么这些投资将与政府补贴和其他旨在实现低碳经济和社会的举措相结合。”

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