太陽能制氫將取代裂解天然氣。
研究人員已經(jīng)建立了一個千瓦級的試點工廠,可以利用太陽能生產(chǎn)綠色氫氣和熱能。這是目前建造的最大的太陽能制氫工廠,它能夠在8小時內(nèi)生產(chǎn)約半公斤氫氣,相當于等效輸出功率略超過2千瓦。
“我們已經(jīng)突破了太陽能生產(chǎn)氫氣的1千瓦上限。” 瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院(EPFL)可再生能源科學與工程教授索菲亞•豪森納(Sophia Haussener)說,“用半公斤氫氣,你可以駕駛一輛汽車行駛約100公里。氫氣也可以用于燃料電池發(fā)電,滿足一個四人家庭每天一半的電力需求。”
當今世界,約95%的氫氣主要用于生產(chǎn)化肥和其他化工產(chǎn)品,或用于煉油,這些氫氣都是通過裂解天然氣制成的。氫氣作為飛機、船舶、家庭供暖和發(fā)電的燃料,有著廣闊的前景。但由于裂解天然氣會產(chǎn)生二氧化碳,這一前景變得暗淡了。
要讓氫氣成為可持續(xù)性燃料,生產(chǎn)氫氣就必須使用可再生能源或碳排放很小的核能。如今,綠色氫氣在世界各地有了更堅實的立足點。例如,綠色氫氣是澳大利亞經(jīng)濟脫碳計劃的核心。
制造氫氣最可持續(xù)的方法之一是利用太陽能將水分解為氫氣和氧氣。這可以使用光電化學(PEC)系統(tǒng),這種系統(tǒng)吸收太陽光產(chǎn)生電力,用電力分解水。“我們不必設計和支付兩個獨立的系統(tǒng)。”豪森納說,“這是一個單一的集成系統(tǒng),最終具備成本優(yōu)勢。”
光電化學系統(tǒng)在實驗室規(guī)模的裝置(輸出功率小于100瓦)中顯示出了廣闊的前景。豪森納說,要擴大到更大的系統(tǒng)并不容易,因為這需要在生產(chǎn)率最大化的同時平衡效率、穩(wěn)定性和運營成本。為了實現(xiàn)這種平衡,她和她的同事用鏡式反射器太陽輻射進行聚焦,并在聚焦點放置了一個太陽能電池模塊。
在該團隊在《自然•能源》雜志上報告了這個千瓦級系統(tǒng),他們建造了一個直徑7米的太陽能拋物面,其反射鏡將太陽輻射集中到一點,強度為太陽正常輸出的約1000倍。該拋物面追蹤太陽的時間達6到8個小時。并不是所有集中在該太陽能電池上的太陽能都會轉化為電能,其中一部分被轉化為廢熱,該團隊用熱交換器提取這些廢熱。豪森納說,這些熱量可以用于空間供暖或建筑物內(nèi)的熱水,也可以為工業(yè)生產(chǎn)提供燃料。
通過一家名為SoHHytec的初創(chuàng)公司,該瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院團隊目前正在擴大其氫氣和熱能生產(chǎn)技術,實現(xiàn)商業(yè)化。豪森納說,該公司正在建造一個直徑9米的太陽能拋物面系統(tǒng)。多個拋物面可結合在一起,建成規(guī)??纱罂尚?、符合用戶需求的系統(tǒng)。
原標題:太陽能制氫試點工廠達到千瓦級規(guī)模