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散发恶臭的液氨可以驱动大型船只,减少海运污染?

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来自bbc消息,在哥本哈根的一个测试中心,一个有三层楼高的巨大引擎在大声咆哮。在附近,一组工程师在一个类似舰桥的控制室里监督它。

通常,这样的发动机将推动一艘大型船只横越海洋,但这个发动机正在准备参加一项开拓性的项目。工程师们想看看他们能否让液氨驱动它。

氨长期以来一直是化肥、清洁产品和冰箱的关键成分。

但在寻找新的清洁燃料的过程中,这种散发着臭味的物质已经成为一种前沿产品。
全球约90%的贸易商品通过海运运输。但轮船是耗油大户。海洋运输产生了大约2%的全球温室气体排放。

国际海事组织(IMO)希望到2050年将排放量在2008年的水平上减少一半。这需要绿色技术的重大转变。

Man Energy Solutions的研发主管Brian Soerensen说,有几种燃料正在被开发:“我们相信氨将是其中一种选择。甲醇可能是另一种,生物燃料可能是第三种。”

氨的优势在于它不含碳,所以可以在发动机中燃烧而不排放二氧化碳。

到2024年初,Man Energy Solutions计划在一艘船上安装一台能够为氨气提供动力的发动机。第一款将采用双燃料,也可以使用传统的海上油气。

虽然液态氨的能量含量不如今天的海洋燃料丰富,但它的能量密度比另一种零排放燃料氢高。

氢气已经成为汽车、飞机和火车的动力。它的生产成本比氨便宜,但由于它必须储存在零下253度的环境中,所以处理起来比较困难。氨气在零下34摄氏度和更高的温度下会变成液体。

来自伦敦大学学院的低碳航运专家特里斯坦·史密斯博士说:“氨很好地位于中间。储存起来不会太贵,生产起来也不会太贵。”

但业存在挑战。燃烧的氨会产生污染的氮氧化物,因此需要清理废气。它也是有毒的,所以需要小心处理和储存。

然而,泽伦森(Soerensen)先生说,由于化肥行业的良好发展,安全技术和一些港口基础设施已经到位。

“我们知道如何在船上处理氨,不是作为燃料,而是作为货物。”
与此同时,挪威船运公司(Eidesvik)计划在2023年底之前在船上安装氨燃料电池。像电池一样,它们产生电能来驱动马达。项目合作伙伴(Prototech)已经开始开发测试版本。

补给船维京能源号将往返345英里(555公里)。混合动力船也将使用液化天然气(LNG)。

Eidesvik公司技术和开发副总裁维尔蒙(Vermund Hjelland)说,“对于这样短的、可预测的路线,燃料电池效率更高,成本更低。你可以用更小的油箱,用同样的燃料获得更多千瓦时的电能。”

“超级油轮情况有所不同,”他补充道。“这在很大程度上取决于船的载重。”

每年合成氨的生产价值约为550亿美元(约合3648亿元人民币),大部分用于化肥。但该行业对环境的影响很大,占全球二氧化碳排放量的1.8%。化肥也会损害水和空气质量。

制造氨需要氮气和氢气。氢气通常是从天然气(甲烷)中提取出来的。这个过程会释放碳,需要大量的能量。

新的、更清洁的制造氨的方法正在出现。其中一种名为“蓝氨”的方法涉及到碳的捕获和存储。更有前景的是绿色氨,它完全消除了化石燃料的使用。

在丹麦西部日德兰郊区的中心,福伦的一个全新的试验工厂正在进行研究。

制造氨生产催化剂的(Haldor Topsoe)公司与奥尔胡斯大学的科学家们一起,致力于从水、空气和可再生电力中制造氨。

Haldor Topsoe公司的研究主管帕特·哈姆(Pat Han)说:“这三种原料在世界上很多地方都能找到。不利用化石能源,我们只需要利用风能和太阳能,几分钟之内,我们就能在另一端得到液体燃料。

在一个海运集装箱大小的透明盒子里,放置着由压力表和绝缘银管组成的迷宫。
“我们用电来电解水并产生氢。然后我们利用空气向系统中添加氮,”奥胡斯大学的博士后研究员贝赫扎德·帕顿(Behzad Partoon)解释说。“然后这些气体将合成氨。”

一种叫做固体氧化物电解电池(SOEC)的新技术简化了这些步骤,它将氮净化系统与制氢过程结合起来,

帕顿先生说:“我们将节约更多的能源,降低氨生产的能源强度。这使得整个过程更加便宜。”

现在,他们正在测试这项技术在更长的一段时间内的稳定性,并在扩大到工业批量生产之前进行调整。

目前,电力来自电网。奥胡斯大学副教授安妮·梅特·弗雷说:“真正的绿色能源离现实并不遥远。一切就将准备好了。”
包括澳大利亚和智利在内的其他国家也在开发绿色氨。这还有其他潜在的用途,包括生产更清洁的化肥和储存过剩的风能和太阳能。Haldor Topsoe公司预计绿色氨最早将在2022年或2023年投入商用。

但海洋运输可能面临其他障碍。全球海事论坛的一份报告指出,要实现国际海事组织2050年的目标,主要转向绿色氨燃料,将需要超过1万亿美元(约6.6万亿元人民币)的投资。

该报告的作者之一特里斯坦·史密斯博士说,“这是可以实现的。”他表示,“随着可再生电力和技术成本的下降,绿色氨的价格将变得更有竞争力。到本世纪20年代末,或许30年代中期,我们将有一些相对较低的价格。但这仍可能比石油贵。”

Man Energy Solutions公司的布莱恩·索伦森(Brian Soerensen)认为,政府将不得不帮助推动这一转变。“一定数额的排放税必须到位。”

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