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水部门如何与未来的氢经济互动?

探索水部门未来与新兴氢经济的互动的障碍和机会。

由Andrew McLeod,工艺工程师,生物库,水,能源和环境,以及碳和能源咨询总监Stephen Horrax。

从碳基经济到氢经济的过渡已被推广为长期解决气候紧急情况的途径。如今,通过国家净零策略以及全球范围内的大量政府和工业投资,氢的批判性脱碳作用被带入了越来越大的重点。

在联合国气候变化会议会议上,COP26,美国通过了1.2万亿美元的基础设施投资和就业法案,并致力于氢气。2021年8月,英国发布了氢策略,包括到2030年生产5吉瓦(GW)的目标,到2050年英国能源的20-35%。气候中立欧洲的氢策略,突出显示到2030年的投资可高达40GW的氢,并高达420亿欧元的电解。

然而,从传递快速有效的脱碳的角度来看,尺度,所使用的资源(例如可再生能源或具有碳捕获和储存的化石气体)以及用于生产氢及其分布及其最终用途的时间表。

水和下水道公司(WASC)如何产生氢?

WASC和氢生产之间最明确的联系可能是通过使用可再生电力对水进行电解。在澳大利亚,,,,雅各布斯强调了该生产途径在治疗工作中的整洁协同作用,它消耗了最终的废水作为不可饮用的水源来产生氢气和纯氧副产品,可以将其回收以增强现场有氧废水处理。

WASC可能会产生氢的其他许多潜在途径:

  • 路径1:最终废水(Fe) - 使用FE作为电解的不含水来源。
  • 路径2:氨(NH3) - 剥离NH3从污泥液并将其转化为氢,例如通过电解或热开裂技术。
  • 路径3:晚期热处理(ATT) - 将纯氢与原始污泥或处理过的生物固醇产生的合成气分离。
  • 途径4:蒸汽沼气改革(SBR) - 纯氢与原始沼气中甲烷的直接转化(来自污泥的厌氧消化)的直接转化而产生的纯氢。
  • 途径5:蒸汽甲烷改革(SMR) - 纯氢与从沼气中升级的生物甲烷转化(从污泥的厌氧消化)中产生的合成酶分离。

途径2-5的生产潜力显着,但受污水污泥的产生以及在某些情况下受到污泥处理的限制(例如,如果堆肥或原始污泥焚化为主导)。但是,FE途径独立于污泥,仅在技术上受到FE和可再生电力的可用性的限制。

为什么水部门要参与氢?

根据国际协议和关于脱碳化的国家战略,WASC还将寻找有效的方法来减少其与治疗和相关活动相关的大量碳排放。例如,2020年11月,英国水发表了净零2030路线图,紧随其后的是英国WASC的路线图。这些路线图中的许多图将氢作为可能的实际脱碳溶液,例如用于运输排放。

从废水和污泥中恢复氢可以进一步向更循环的经济过渡,并引入新的机会,从传统上被认为是废物的资源中获得收入。例如,在英国,可再生运输燃料义务(RTFO)为提供包括氢在内的可再生燃料提供了财务支持。对其他应用的激励措施,例如燃气电网注入,尚未进行咨询。这些与现有的英国经验基础围绕生物甲烷的生产和使用非常吻合。

最后,除氢本身的碳益处外,几种氢生产途径还可以增强废水和污泥处理,并减少工艺碳排放。例如,FE途径可以通过提供纯氧作为替代空气来提高有氧处理的效率,该空气仅包括21%的氧气。最近资助的创新项目由Anglian Water和Jacobs合作的领导,将在示威者量表上将FE途径与新的处理技术整合在一起,以最有效地利用氧气并减少一氧化二氮工艺排放的逐步减少。

WASC可以用它们制造的氢怎么办?

WASC可能对氢的内部需求可能是零排放量的零排放替代柴油燃料的零排放量。但是,氢燃料电池和内燃重型卡车现在才成为市售,目前缺乏支持和维护基础设施。这意味着氢仍然不是WASC将其重型运输脱碳的直接选择。还可以考虑其他选项,例如电池电动卡车(效率更高,但目前较不实际)和生物甲烷卡车(易于获得,但零排放量却不能)。

氢还可以出口以获取收入,例如,作为车辆燃料或脱碳化工业工艺或国家天然气网格。但是,众所周知,氢很难运输,因为它不容易压缩或液化。这表明,特定废水处理工作的地理位置和污泥处理中心对于WASC产生的氢的出口潜力至少至少,至少在开发国家氢基础设施(例如专用氢管道)之前,或者开发了其他过程步骤,以创建合适的过程步骤可以容纳氢载体(例如氨)。

风险和奖励将根据全国对水工业的监管以及政府财务激励措施的适当或计划支持氢生产的哪些激励措施有所不同。

雅各布斯如何支持水部门和向氢经济的过渡

越来越清楚的是,朝着脱碳化的驱动是真实的,并且与水部门的联系变得越来越切实。但是,这张照片仍然是高度复杂和总体的公司,并且仍需要制定部门级的氢策略。

雅各布斯(Jacobs)在这一领域的思想领导地位旨在取消一些复杂性,以管理周围的某些不确定性,甚至提供围绕可以设计公司氢策略的核心。这个思想文章将包括一系列六个离散的部分,提供全球概述,以更细节的方式检查单个氢生产途径,并使用英国作为案例研究来探索水部门与新兴氢经济的参与。

最初出版LinkedIn,这是雅各布斯水和气候响应团队的新“水部门和氢”系列评论中的第一篇。未来的文章将涵盖上面涵盖的五个已鉴定的氢生产途径。

安德鲁是一名Bioresources Process工程师,拥有7年的经验,研究了从废水中研究能源和资源回收,并在三年的工业经验中回收生物固体到农业土地。自加入雅各布斯以来,安德鲁(Andrew)为水公司和OFWAT的几个资源回收和生物保护市场提供了关键的分析和经验。最近,安德鲁(Andrew)是雅各布斯(Jacobs)为UKWIR提供两项资源回收和循环经济报告的关键。

斯蒂芬是碳和能源咨询公司的总监,拥有20年的咨询服务经验。他领导着许多项目和计划,用于替代能源生产,能源和运输系统以及低碳战略开发到净零,包括开发新技术机会。这包括业务案例开发,项目交付,实施计划以及拟议发展和运营变革的尽职调查。

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