绿醇经济”推动氢基能源迎千亿市场
来源:原创 2023-11-24
“甲醇经济”最早是出现在2006年,诺贝尔化学奖得主、著名有机化学家乔治·奥拉编著的《跨越油气时代——甲醇经济》一书中。
以一种清晰易懂的方式论述了利用甲醇作为当前日益短缺的矿物燃料的可行性替代品的问题。
近日,马士基与金风科技签订航运业超大绿色甲醇订单,在这份商业可行、年产50万吨的长期绿色甲醇采购协议中,支持首批12艘大型甲醇双动力船舶实现低碳运营。
协议中的甲醇产量包括绿色生物质甲醇和电制甲醇,并将全部利用风能进行生产。
预计2026年实现首产。该协议是全球航运业首个大规模绿色甲醇采购协议,有效期将持续至2030年后。
今年甲醇多次以大宗、超大宗化工原料交易强势占据C位,凭借脱碳春风,绿色甲醇今年再度拿下航运脱碳订单。
氢基能源正成为减少碳排放和应对气候变化的重要策略之一,绿色甲醇、绿色航煤的千亿市场正在爆发。
无冕之王
甲醇经济不能孤立来看,作为氢能“朋友圈”中常年霸榜的存在,绿色甲醇被视为氢基能源的最佳实现方案。
氢基能源是一种以氢气作为主要能源载体的能源形式,具有广泛的应用前景和环境友好的特点。
吉电股份董事长才延福曾表示,氢基绿色能源可破解氢能储运难题,拓宽氢能应用场景,快速扩大产业发展规模;还能够全面继承氢能绿色属性,成为化工、电力、航海、航空等领域绿色低碳转型的重要载体。
在国务院出台的《2030年前碳达峰行动方案》中明确要求,在2030年非化石能源的使用比例要达到25%,积极扩大包括氢能在内的清洁能源在交通运输领域的应用。
作为结构最为简单的一元醇,甲醇(CH3OH)有着“清洁的煤”,“廉价的油”、“移动的电”、“液体的氢”多重身份。
同LNG等其他未来燃料一样,甲醇的排放远低于传统的重质燃油,消除了大量有害的硫氧化物、氮氧化物和颗粒物等排放物,在交通领域被视为绝佳的替代燃料。
常态下以液体的形式存在的甲醇,在存储、运输上更接近当下的主流能源——汽油,天然的优势使其比氢能的存储运输更为便宜和安全。
在实际应用上,甲醇适用于不同种类的发动机,包括传统内燃机和燃料电池,搭载上涡轮增压器实现效率提升,它可谓是船东和运营商的高性价比之选。
此外,甲醇没有腐蚀性,这也弥补了燃料储罐和其他船舶组件随着时间推移而受损的风险。
但由于燃烧时产生的少量二氧化碳,相比于氢能的“零碳排放”,甲醇路线也被认为是一条“不彻底革命”的路线。
即使如此,甲醇也依然被业界认为最有望打破能源不可能三角理论。
在能源领域有一个“能源不可能三角”理论,指的是一种能源无法同时满足清洁环保、使用安全、价格低廉三种条件。
氢气运输成本为32.2~64.3CNY/(GJ·100km)、甲醇的运输成本则为1.49~2.72CNY/(GJ·100km)。
而澳大利亚国家工程院外籍院士、南方科技大学创新创业学院院长及清洁能源研究院院长刘科也曾表示,在氢能使用成本方面,甲醇制氢的成本在理想情况下可低至15元/公斤,而国际上最低的综合用氢成本高达66.4元/公斤。
即制即用
11月15日,在第25届中国国际高新技术成果交易会上,阳氢集团隆重发布全球首台套日产氢能力600kg的模块化甲醇制氢系统MHU-600,联合捷氢科技共同发布全球首台套百千瓦级甲醇氢能发电系统MHPU-100,携手台铃科技宣布氢能两轮车阳氢H1正式批量生产并交付客户。
绿色甲醇——理想储能方式。
煤制氢、天然气制氢、可再生能源制氢、电解水制氢以及甲醇制氢等众多技术路线比起来,甲醇制氢并非最优解,但从安全性、实用性角度出发,即制即用、储运过程中的低损耗率似乎更为诱人一点。
甲醇与水重整制氢后,通过燃料电池发电,在车用场景下更为安全,且对现有燃料加氢站的利用度更高。
对此,中科院大连化学物理研究所张家港产业技术研究院院长韩涤非表示,利用甲醇储运的便捷性,可在氢能应用端开发建设加氢站,并在现场根据需求制氢,且氢气制备成本不高,终端应用,加氢价格低于35元/公斤,可有效打通可再生能源大规模电解水制氢、甲醇合成储运及现场制氢加氢站等整个产业链。
“甲醇储运和汽油储运成本几乎持平,终端应用的加氢价格也能真实反映出整个制、储、运、加环节的成本。”
甲醇制氢技术基于产能灵活可调节的特点可在加氢站站内制氢,现制现用,无需氢气的大量运输和存贮,可降低用氢成本。
对于一个每日加氢量为500 kg的加氢站,则配备一套制氢规模为300 ~500 Nm3/h的装备即可满足要求。
甲醇制氢加氢一体站可以根据加氢量的需求,灵活调整产氢量,真正达到现制现用的效果。
据了解,一个传统加油站,改造成甲醇加注站,所需成本仅数十万元。
广东合即得能源科技有限公司董事长向华强调,同常规的大规模制氢相比,甲醇制氢省去了氢气的储存和运输环节,属于微型制氢装置,离消费者最近,即制即用。
拉动双赢
我国是全球甲醇生产的第一大国。2022年我国甲醇产能达9947万吨,较上年同比增长8.84%;2022年我国甲醇产量达8306.58万吨,较上年同比增长6.27%,自给率达85%以上。
但国内甲醇产品的国际竞争力较弱,近年来我国甲醇产量迅速增长,主要来源为煤炭,国内煤制甲醇产量占比达到了86%,而全球范围内以天然气制甲醇为主,占比约65%。
中国煤制甲醇行业长期面临着中东国家低价甲醇的冲击,国内煤制甲醇行业长期面临亏损,近年来烯烃制甲醇成为主流,但随着烯烃需求的放缓,也收到一定影响。
绿氢耦合煤制甲醇将成为减少碳排放的有力选择。2021年我国甲醇生产碳排约1.96亿吨,占化工行业碳排放17.8%。引入绿氢可取代水煤气变换工艺,降低CO2排放的同时,节省CO消耗进而提高甲醇产量。
2020年,我国在兰州建成了全球首套千吨级液态阳光合成的规模化示范工程,并于2020年试车成功并完成成果鉴定。该工程利用风光水电等可再生能源电力分解水制氢、耦合二氧化碳加氢合成甲醇。该工程预计每年可生产约3万吨绿醇,相当于减少约10万吨二氧化碳排放。
“绿氢-甲醇-绿氢”的模式,减少碳排放,带动绿氢需求,同时解决氢储运问题,一举多得。
氢能当下在储运环节安全性、便携性等方面发展不足,严重限制了其在居民生活、轮船航运、储能等领域的发展。而作为氢能载体,甲醇比直接氢气储运更具优势。
国际可再生能源属(IRENA) 发布 《创新展望:可再生甲醇》 的研究报告,预计到2025年,全球甲醇年产量预计将从目前的1亿吨增长到1.2亿吨,2050年达到5亿吨,其中绿色甲醇产量将达到2.5亿吨。
随着技术进步,在合成氨、甲醇领域,绿氢替代空间将继续扩大,“绿氢-甲醇-绿氢”的模式将会进一步加速碳中和,扩大绿氢替代空间。