Также в Энергия и окружающая среда объяснили
Невозобновляемые источники
Нефть и нефтепродукты
Бензин
Дизельное топливо
Топочный мазут
Закрывать
Также в Описание нефти и нефтепродуктов
Также в Бензин объяснил
Также в Дизельное топливо объяснил
Также в Объяснение мазута
Углеводородные газообразные жидкости
Природный газ
Каменный уголь
Ядерный
Закрывать
Также в Объяснение углеводородных газообразных жидкостей
Также в Объяснение природного газа
Также в Уголь объяснил
Также в Ядерное объяснение
Возобновляемые источники
Возобновляемая энергия
Гидроэнергетика
Биомасса
Биотопливо
Закрывать
Также в Объяснение возобновляемых источников энергии
Также в Гидроэнергетика объяснила
Также в Объяснение биомассы
Также в Биотопливо объяснил
Ветер
геотермальная
Солнечная
Закрывать
Водород — Самый ЛЕГКИЙ Газ во Вселенной!
Также в Ветер объяснил
Также в Геотермальное объяснение
Также в Солнечное объяснение
Вторичные источники
Электричество
Водород
Закрывать
Также в Электричество объяснил
Также в Водород объяснил
В Соединенных Штатах большая часть выбросов антропогенных (антропогенных) парниковых газов (ПГ) происходит в основном в результате сжигания ископаемого топлива — угля, природного газа и нефти — для использования в качестве энергии. Экономический рост (с краткосрочными колебаниями темпов роста) и погодные условия, влияющие на потребности в отоплении и охлаждении, являются основными факторами, влияющими на количество потребляемой энергии. Цены на энергию и государственная политика также могут влиять на источники или виды потребляемой энергии.
Статья в тему: Как озон влияет на парниковый эффект
Источники оценок выбросов ПГ
Агентство по охране окружающей среды США (EPA) публикует оценки общих выбросов парниковых газов в США для выполнения ежегодных обязательств США в рамках Рамочной конвенции Организации Объединенных Наций об изменении климата (РКИК ООН). 1 Управление энергетической информации США (EIA) публикует оценки содержания углекислого газа, связанного с энергетикой (CO2) выбросы (выбросы в результате преобразования источников энергии/топлива в энергию) по источникам топлива и по секторам потребления топлива по месяцам и годам. 2
Углекислый газ
В 2020 году СО2 выбросы составляли около 79% от общего объема антропогенных выбросов ПГ в США (на основе 100-летнего потенциала глобального потепления). Сжигание (сжигание) ископаемого топлива для получения энергии составляет 73% от общего объема выбросов парниковых газов в США и 92% от общего объема антропогенных выбросов CO в США.2 выбросы. СО2 выбросы от других антропогенных источников и видов деятельности составляли около 6% от общего объема выбросов ПГ и 8% от общего объема выбросов CO.2 выбросы.
Другие парниковые газы
Соединенные штаты.а международные оценки выбросов ПГ включают несколько других ПГ, которые выбрасываются в результате деятельности человека:
Химия 9 класс (Урок№18 — Угарный газ. Углекислый газ.)
- Метан (СН4), который поступает со свалок, угольных шахт, сельского хозяйства и операций с нефтью и природным газом.
- Закись азота (N22O), который возникает в результате использования азотных удобрений и некоторых промышленных процессов и процессов обращения с отходами, а также сжигания ископаемого топлива.
- Газы с высоким потенциалом глобального потепления (GWP), которые представляют собой антропогенные промышленные газы.
- Гидрофторуглероды (ГФУ)
- Перфторуглероды (ПФУ)
- Гексафторид серы (SF6)
- Трифторид азота (NF3)
Совокупные выбросы этих других парниковых газов составили около 21% от общих антропогенных выбросов ПГ в США в 2020 году.
В 2020 году ископаемое топливо было источником около 73% всех антропогенных (антропогенных) выбросов парниковых газов в США.
Энергетическая связь
Около половины выбросов CO в США, связанных с энергетикой2 выбросы были связаны с использованием нефти в 2021 г.
В 2021 году на нефть приходилось около 36% потребления энергии в США, но нефть была источником 46% общего годового объема выбросов CO в США, связанных с энергетикой.2 выбросы. Природный газ также обеспечивал около 32% энергии в США и составлял 34% от общего годового количества CO, связанного с энергетикой.2 выбросы.
Уголь был источником около 12% энергии США.потребление энергии и около 21% от общего годового количества CO, связанного с энергетикой.2 выбросы.
На транспортный сектор приходится наибольшая доля выбросов CO в США, связанных с энергетикой.2 выбросы
Потребление ископаемого топлива составляет большую часть выбросов CO.2 выбросы основных энергопотребляющих секторов: коммерческого, промышленного, жилого, транспортного и электроэнергетического. Хотя промышленный сектор был крупнейшим сектором конечного потребления (включая прямое потребление первичной энергии и покупку электроэнергии в электроэнергетическом секторе) сектором потребления энергии в 2021 году, транспортный сектор выбросил больше CO.2 из-за его почти полной зависимости от нефтяного топлива.
Выбросы в секторе электроэнергетики могут быть отнесены к каждому сектору конечного потребления энергии в соответствии с долей каждого сектора конечного использования в общем годовом объеме розничных продаж электроэнергии. Даже когда эти электрические излучения распределяются по каждому сектору, на транспортный сектор приходится наибольшая доля выбросов CO в конечном потреблении энергии в США.2 выбросов в 2021 году.
Природный газ был крупнейшим источником CO в промышленном секторе.2 выбросы в 2021 году, за которыми следуют связанные с сектором выбросы электроэнергии, а затем потребление нефти и угля. Большая часть СО2 выбросы, связанные с использованием энергии в жилом и коммерческом секторах, могут быть отнесены к связанным с ними электрическим выбросам.
Уголь является доминирующим CO2 источник выбросов, связанных с производством электроэнергии
В 2021 году на сектор электроэнергетики приходилось около 38% от общего потребления первичной энергии в США и около 32% от общего объема выбросов CO в США, связанных с энергетикой.2 выбросы. На уголь приходилось 59%, а на природный газ — 40% электроэнергетического сектора CO.2 выбросы.
Выбросы от сжигания нефтяного топлива и отходов, не относящихся к биомассе (в основном пластмассы) на электростанциях, работающих на отходах, и выбросы от некоторых типов геотермальных электростанций составляют около 2% выбросов CO в энергетическом секторе.2 выбросы.
1 Агентство по охране окружающей среды США, Кадастр выбросов и стоков парниковых газов в США: 1990-2020 гг., апрель 2022 г. Включая территории США.
2 Управление энергетической информации США, Ежемесячный обзор энергии, Окружающая среда, май 2022 г., предварительные данные.
Последнее обновление: 24 июня 2022 г., данные из указанных источников.
Источник: masterokk.ru
Водород в электрогенерации
Нил Д’Суза, главный консультант-аналитик Argus Consulting, рассуждает о том, как водород может помочь в процессе декарбонизации при производстве электроэнергии.
Перевод: Татьяна Давыдова
На долю электрогенерации приходится примерно 27% выбросов парниковых газов в мире. С учетом этого внушительного показателя политики стали искать способы декарбонизации данной отрасли. Государственные инициативы и предписания помогают ускорить внедрение переменных возобновляемых источников энергии (VRE), таких как энергия ветра и солнца. Эти технологии электрогенерации называются переменными, поскольку соответствующий ресурс, из которого вырабатывается электроэнергия, меняется в течение дня.
В отличие от электроэнергии, получаемой на электростанциях, использующих уголь или газ, оператор электростанции не может менять выработку энергии из VRE по своему усмотрению — VRE считаются источниками энергии без возможности диспетчерского управления. На рис. 1 видно, насколько существенно увеличились мощности VRE за последние два десятилетия.
В 2019 г. доля VRE в совокупной мощности установленных электрогенераторов в мире достигла почти 20%. Однако с учетом относительно низкой доступности солнечной и ветряной энергии, обеспечивающих работу электростанций, в сравнении с электростанциями, использующими уголь, газ или ядерную энергию, выработка электроэнергии на основе VRE невелика. В 2019 г. на долю солнечной и ветряной энергии приходилось около 8% мировой электрогенерации.
Что можно сделать с непостоянной природой VRE
Быстрый рост мощностей VRE способствует удешевлению электроэнергии, полученной на основе возобновляемых источников энергии. В ряде стран полная приведенная стоимость электроэнергии (LCOE), отражающая себестоимость производства электроэнергии на протяжении всего жизненного цикла электростанции, на электростанциях с использованием VRE ниже, чем на электростанциях, использующих ископаемое топливо. Рис. 2 иллюстрирует эту ситуацию в Индии.
Поскольку доля источников энергоснабжения прерывистого действия в энергосети растет, порой выработка энергии превышает спрос. В результате возникает необходимость сокращения производства электроэнергии на основе VRE или на электростанциях, использующих ископаемое топливо. Обе опции недешевые. Так, ежегодные расходы на перенаправление электроэнергии в Германии в 2017—2019 гг. достигали €1,2—1,4 млрд.
Способы хранения этих излишков электроэнергии в течение недель и месяцев, а не часов, позволили бы достичь высокого уровня декарбонизации электроэнергетического сектора и в то же время добиться снижения системных издержек. Эти запасы энергии можно было бы использовать в ту пору, когда спрос превысит предложение. Долгосрочные способы хранения энергии также могли бы дополнить ее переменную выработку из VRE.
Водород как способ хранения электроэнергии
Водород рассматривают как один из эффективных способов хранения излишков электроэнергии. Когда электроэнергии больше, чем требуется, цены на нее снижаются. Эту дешевую энергию можно будет использовать для рентабельного производства водорода путем электролиза. Полученный водород будет храниться под землей в наземных резервуарах либо в подземных соляных кавернах. Также можно будет задействовать выработанные газовые или нефтяные пласты.
Одна из проблем заключается в том, что при низкой загрузке мощностей стоимость получения водорода посредством электролиза растет. Таким образом, необходимо провести тщательный анализ экономики производства, чтобы оценить экономическую целесообразность процесса. В подземных хранилищах можно размещать гораздо больше объемов на длительный период времени.
В этом отношении водород может конкурировать с аккумуляторами. Водород из хранилищ можно смешивать с природным газом для выработки энергии либо непосредственно сжигать его на электростанциях в периоды высоких цен на электроэнергию.
Коммерциализация твердооксидных топливных элементов, благодаря которым можно также получать пригодное для использования тепло, позволила бы эффективно использовать водород из хранилищ и облегчить работу систем распределенной электрогенерации. Помимо прочего, топливные элементы эффективнее газовых турбин комбинированного цикла (CCGT). Потери при выработке и использовании энергии, получаемой при сжигании водорода в CCGT, больше, чем в процессе потребления водорода топливными элементами.
Декарбонизация электростанций на природном газе с помощью водорода
Водород может создать условия для декарбонизации действующих электростанций, использующих природный газ. В прошлом году выработка энергии на электростанциях, работающих на газе, составила около 1 900 ГВт. Большинство существующих CCGT могут использовать смесь природного газа и водорода. Вместе с тем доля водорода, которую можно добавить в такую смесь, варьируется в зависимости от модели и даты выпуска турбины.
Для обеспечения надлежащего контроля над смесью водорода с газом, а также соблюдения требований безопасности водород, вероятно, придется поставлять на электростанцию отдельно от природного газа. В связи с этим возникает необходимость в создании системы смешивания топлива. Все эти условия могут увеличить стоимость выработки электроэнергии, зато будут способствовать декарбонизации электростанций.
Если на некоторых электростанциях декарбонизация возможна при помощи улавливания, использования и хранения соединений углерода (CCUS), то на других электростанциях использование смесей с водородом может оказаться единственным вариантом. Следовательно, установленная в нескольких странах задача по достижению нулевых выбросов может способствовать использованию водорода в электрогенерации.
Производители турбин разрабатывают проекты электростанций, полностью работающих на водороде, если такая электростанция будет получать зеленый водород. В таком случае выбросы будут нулевыми. Подобные турбины, как ожидается, поступят на рынок к концу этого десятилетия.
Новый дизайн турбин, а также материалы для их изготовления помогут решить проблемы, связанные с более высокой температурой горения водорода, более высокой скоростью ламинарного пламени и меньшей задержкой воспламенения по сравнению с природным газом. Власти могут сделать выбор в пользу строительства таких электростанций, поскольку они позволяют минимизировать выбросы парниковых газов, увеличивать диверсификацию топлива и стимулировать технологический прогресс.
Декарбонизация электростанций на угле при помощи водорода
Водород также может помочь в декарбонизации электростанций, использующих уголь. В Японии проводятся испытания, которые позволят оценить технико-экономическую целесообразность сжигания вместе с углем аммиака как носителя водорода. В 2020 г. генерирующие мощности, работающие на угле, составляли 2 150 ГВт.
Сжигание угля вместе с аммиаком (до 20% по энергоемкости) позволило бы сократить выбросы углекислого газа на этих электростанциях примерно на 1,7 млрд т/год CO2 при условии использования зеленого аммиака. В принципе, благодаря спросу на зеленый аммиак с целью его сжигания вместе с углем мировая торговля аммиаком с перевозкой на морских танкерах увеличилась бы в разы с текущих 20 млн т/год. Однако для этого потребуются инвестиции в развитие соответствующей инфраструктуры.
Сжигание аммиака позволило бы сохранить генерирующие мощности, работающие на угле, поскольку выбросы здесь были бы уже ограниченны. В то же время такие электростанции во всем мире находятся под давлением либо со стороны рыночных факторов, либо со стороны правительства: возникает необходимость закрывать их раньше, чем предполагает срок их эксплуатации. Таким образом, аммиак с углем может стать переходным топливом.
Заключение
Водород, позволяющий организовать международную торговлю возобновляемой энергией, вызывает заметный энтузиазм у политиков благодаря своему потенциалу для декарбонизации экономики. Это особенно актуально для стран, в которых труднее найти возможности для декарбонизации с использованием возобновляемой энергии с учетом их меньшей обеспеченности солнечной и ветряной энергией. Использование водорода в качестве топлива для электрогенерации потребует технического прогресса, развития новых и экономически эффективных производственно-сбытовых цепочек, строительства соответствующей инфраструктуры и последовательной политики, особенно в тех странах, где водород будет использоваться для выработки электроэнергии. Если это произойдет, водород сможет помочь глубокой декарбонизации в электроэнергетике.
Источник: www.argusmedia.com
Новая технология производства бирюзового водорода
Высокотехнологичная компания PyroGenesis, которая занимается проектированием, разработкой, производством и коммерциализацией передовых плазменных процессов и устойчивых решения по сокращению выбросов парниковых газов, объявила о запуске новой технологии производства водорода с нулевым выбросом углерода «ZCE». Как ожидается, компания будет конкурировать с традиционными технологиями производства экологически чистого водорода. Оборудование для производства бутылок здесь: https://proplast.ru/search/sell/3629/1/оборудование%20для%20производства%20пластиковых%20бутылок/
Новая технология в настоящее время вступает в фазу испытаний и, как ожидается, будет преобразовывать метан (парниковый газ с высоким потенциалом глобального потепления) в водород, тем самым создавая водород ZCE. Обычный процесс, электролиз воды, чрезвычайно дорог, требует много энергии и использует редкоземельные материалы.
Накопление парниковых газов в атмосфере способствует глобальному потеплению. В соответствии с Парижским соглашением 191 страна взяла на себя обязательство ограничить выбросы парниковых газов, а многие территории, в том числе Европейский Союз, обязались к 2050 году стать углеродно-нейтральными.
Традиционный метод производства водорода называется «паровой конверсией метана», в результате чего образуются парниковые газы. Еще одна технология, используемая для производства водорода, называется «электролиз воды». Она существует уже много лет и считается технологией ZCE. Водород, полученный в результате этого процесса, обычно называют «зеленым водородом», однако признано, что он относительно дорог, требует много энергии и использует редкоземельные материалы.
Ожидается, что новая технология PyroGenesis объединит в себе все лучшее; он будет дешевле, чем любой существующий водородный процесс. Водород, полученный в результате этого процесса, называют «бирюзовым водородом».
Технология может похвастаться расходом электроэнергии в 3 раза ниже, чем при электролизе воды, для производства такого же количества водорода, что делает ее одной из самых энергоэффективных технологий. Эту технологию можно легко масштабировать, а ее капитальные затраты на единицу производства водорода сравнимы с затратами на технологию парового риформинга метана, наиболее распространенную коммерческую технологию производства водорода.
При сжигании данного водорода для отопления в промышленных процессах и на транспорте в качестве побочного продукта сгорания образуется водяной пар вместо двуокиси углерода, что снижает выбросы парниковых газов во всем мире.
В результате многие промышленные процессы стремятся заменить ископаемое топливо и реагенты, такие как уголь, нефть и природный газ, водородом. Прогнозируется, что только в черной металлургии потребление ZCE увеличится с 0,5 млн тонн в год в 2022 году до 12,5 млн тонн в 2030 году. Компания не ожидает, что этот новый процесс будет конкурировать с ее предложением по производству окатышей из железной руды, где горелки на ископаемом топливе заменены плазменными горелками, но фактически дополнит эти предложения плазменных горелок, предоставив водородную альтернативу производственного процесса.
Источник: 74bp.ru