在运输和发电中使用绿色甲烷——研究人员和工业界发布 MethanQuest 项目的中期结果
发布于 2021年3月18日
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- 利用可再生资源生产天然气的新技术
- 为用于船舶、汽车和发电的氢气、甲醇和甲烷进行测试
- 卡尔斯鲁厄内陆港的 LNG 供应和微电网概念
旗舰项目 MethanQuest 于 2018 年 9 月启动，来自研究、工业和能源部门的共 29 个合作伙伴聚集在一起，研究从可再生能源中生产氢气和甲烷的工艺，并利用其来实现气候中性的和发电。项目参与者现在已经提交了他们的中期成果。这涉及到在陆地和海上风电站生产氢气的电解系统，生产甲烷的设备，在汽车、船舶和热电联产厂中使用燃气发动机，以及有效结合运输、电力、燃气和供热部门的能源系统概念。所有工厂和工艺的共同点是整合可再生能源。
“能源革命要求我们找到创新的解决方案，利用可再生能源制造用于和发电的新燃料。因此，在早期阶段确定未来的趋势并促进其发展至关重要。这就是为什么我们在 2018 年开始资助 MethanQuest 研究项目，其中期结果已经显示出非常有价值的发现，”德国联邦议院议员、联邦政府海运业协调员 Norbert Brackmann 解释说。 德国联邦经济事务和能源部（BMWi）正在为 MethanQuest 项目提供约 1900 万欧元的资金。
“利用可再生能源制造的氢气和甲烷（e-甲烷）将在未来发挥重要作用。 在能源革命中，供电系统将越来越依赖灵活的燃气发电厂，以便在使用可再生能源时补偿所涉及的波动。此外，液化天然气形式的气体正开始作为一种新的海洋燃料获得立足点，”DVGW 研究中心（隶属于卡尔斯鲁厄理工学院的 Engler Bunte 研究所）的项目协调人 Frank Graf 博士报告说。
利用可再生资源生产天然气的新技术
六个子项目正在进行 MethanQuest 项目的众多研究项目，该项目由 DVGW 和罗罗动力系统业务部领导。MethanFuel 小组正在研究从可再生资源中制造甲烷的新工艺。所有涉及的技术——从水电解到 CO2 提取和甲烷化——都进行了检查和加强。
AREVA H2Gen 与其项目伙伴 Fraunhofer ISE 和 iGas energy 合作，已经开发出一种创新的 PEM 电解系统。PEM 电解，即利用可再生能源产生的电力生产氢气，是“电力转天然气”过程的第一步。为了在未来能够在海上风电场大量生产氢气，柏林工业大学正在研究如何将海水直接用于电解，而不需要事先进行脱盐处理。
在 DVGW 和卡尔斯鲁厄理工学院的 Engler-Bunte-Institut, Teilinstitut Chemische Energieträger - Brennstofftechnologie (EBI ceb)，成功演示了将氢气变成 e-甲烷的过程步骤。首先，进行了从空气中提取 CO2 长期实验。并建立了一个新的工厂，能够每小时生产 10m3 的纯甲烷。
测试用于船舶、汽车和发电的氢气、甲醇和甲烷
在不同的子项目中，合作伙伴还在研究能够高效燃烧由可再生资源制成的气体而不产生有害副产品的发动机。 在福特公司领导下制造以甲烷为动力的汽车发动机目前正在进行试验。在罗罗动力系统业务部的协调下，一个以氢气为燃料的大型创新 Otto 燃气发动机也正在测试中。研究人员对迄今为止的结果感到高兴——氢气燃烧产生的有毒排放物水平很低。
MethanMare 小组旨在展示由可再生能源制成的燃料如何支持海事部门的能源革命。研究发现，通过使用催化剂和一种极其复杂的高压气体喷射技术，以甲烷为动力的船舶发动机的排放可以比传统的气体发动机降低 80%。研究还表明，在大型高速发动机中的燃烧甲醇，会产生低污染物排放和零甲烷排放。
卡尔斯鲁厄内陆港带微电网的 LNG 供应系统概念
在 MethanGrid 子项目上工作的合作伙伴已经为卡尔斯鲁厄的莱茵河港口设计了一个 e-甲烷储存和分配系统，可用来为船舶和卡车提供液化天然气。 该系统还可以支持巴登-符腾堡州的高压天然气网络，以用于高峰负荷。研究人员还开发了一个完全本地耦合的能源供应系统，为港口服务。这一微电网将目前所有的部门，即电力、天然气、供暖、运输和工业结合起来，使所有可用的能源，包括可再生能源，都能得到最佳利用。最后，合作伙伴还在研究如何将e-甲烷纳入德国的整个能源基础设施。
“MethanQuest 项目的合作伙伴对迄今取得的成果非常满意。 直到秋天项目结束时，我们的进一步发现将让我们全面了解可再生甲烷——从涉及的成本和可行性到对气候和环境的影响。” 罗罗动力系统业务部技术开发部门的项目协调人 Manuel Boog 博士解释说。
信息箱 e-甲烷 /电力转天然气
E-甲烷可以利用可再生资源发出的电力来生产，也就是所谓的“电力转气体”过程。 E-甲烷很容易储存并在以后使用，从而促进 CO2 中性的能源循环。 其基本原则如下：风力或太阳能等可再生能源被用来产生电力。在电解过程中，这种电能被用来将水分解成其组成部分（氢气和氧气）。利用氢气和来自空气中的二氧化碳（CO2 提取）或来自生物质的二氧化碳，再加上进一步的能量输入，可以制造其他合成燃料，如 e-甲烷、e-柴油和 e-甲醇。
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