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将风能转化为氨:一种可持续的解决方案

Wind and Solar

风能是美国可再生能源的主要来源之一,每年抵消了3.29亿吨二氧化碳排放。然而,风能的扩展面临地理限制和运输问题等挑战。将风能转化为氨可能解决这些问题,并提供额外的环境利益。

克服运输挑战

虽然风力涡轮机可以在现场发电,但并非所有地点都适合建设风力发电场,因为像风速低或空间限制等因素。将涡轮机连接到电网是理想的,但并非总是可行的。电池可以存储电力,但规模和持续时间有限。

氨作为储能解决方案

氨(NH3)作为储存风能的替代方案正日益显现出其可行性。与需要极端温度和压力储存的氢气不同,氨可以在适度的压力下作为液体处理,或在低至-33°C(-27°F)的温度下储存。由于在过去一个世纪中氨在肥料中的使用,存储和运输氨的过程已经非常明确。

氨可以在发动机中燃烧或在燃料电池中使用以产生电力,产生无害的副产品,如水和氮气。尽管会释放一些二氧化氮,但可以通过催化转换器轻松捕获。氨还可以分解并净化以产生氢气。

传统的哈伯-博施过程生产氨成本低廉,但对环境不利。根据其生产的环境影响,氨可以分为三种类型:

  • 灰色氨:使用化石燃料生产,占全球碳排放量的1.8%
  • 蓝色氨:与灰色氨类似,但捕获二氧化碳以减少气候影响
  • 绿色氨:100%可再生,使用风能或太阳能通过电解过程生产

绿色氨的实际应用

在一个小规模项目中,明尼苏达州的一个农场使用风力涡轮机为一个化学工厂提供动力,该工厂制造绿色氨,不仅为农场施肥,还为拖拉机提供动力和干燥谷物的谷仓提供加热。这个系统将农场的碳足迹减少了90%。

在沙特阿拉伯,一个大规模项目正在利用太阳能和风能生产绿色氨,目标是到2025年每年生产100万吨绿色氨。在日本,政府资金正在推动本地生产和大量进口绿色氨。该国计划到2050年将所有燃煤发电厂转换为氨气。

传统的氨生产释放大量的二氧化碳

氨在能源中的未来

尽管氨是有毒的,但已建立的安全协议使其比液态氢更安全。目前,绿色氨的成本是灰色氨的两到四倍,但预计成本将下降,类似于太阳能和风能。

氨为运输和储存可再生能源提供了一个有希望的解决方案。随着研究的持续进行,它有潜力改变许多行业,并显著减少碳排放。

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