平板玻璃行業(yè)生產(chǎn)需要更環(huán)保的氫氣

氫有望在能源轉(zhuǎn)型中發(fā)揮重要作用，使玻璃工業(yè)脫碳。它與氧氣反應(yīng)以產(chǎn)生零排放的能量，而水是其唯一的廢物。它是一種無污染的燃料，可以從多種（可再生）能源中產(chǎn)生。此外，氫氣在平板玻璃（浮法）工業(yè)中用作錫槽保護氣氛，以防止氧氣進入錫槽。這確保了玻璃的高質(zhì)量。

氫的來源盡管是一種清潔燃料，但氫氣不是自然資源，可以通過蒸汽甲烷重整(SMR)或電解等工藝獲得。這些過程不僅會產(chǎn)生碳排放。還有NOx和顆粒物(PM)。隨著環(huán)境審查的不斷加強，生產(chǎn)更環(huán)保的氫變得很重要。然而，并不是所有的氫都是相等的。不同的生產(chǎn)和運輸選擇對氫氣的環(huán)境足跡有影響。這是因為，在使用SMR時，仍然消耗甲烷，而在使用電解時，使用的是不可再生的電力。此外，由于內(nèi)燃機，運輸氫氣會產(chǎn)生排放物。在選擇影響最小的氫氣時，應(yīng)考慮CO2、NOx和PM排放。目前，大規(guī)模制氫的工藝是SMR，而電解槽在該行業(yè)正逐漸流行起來。為了從SMR中生產(chǎn)氫，在催化劑存在的情況下，蒸汽與甲烷混合，生成H2和CO2，而電解槽的工作原理是用電將水分子分解成H2和O2。還有其他正在開發(fā)的技術(shù)，但還沒有準備好用于工業(yè)用途。

氫的輸送方式除了氫氣的制造方法外，還應(yīng)考慮輸送方法。最好的解決辦法是通過管道;這將產(chǎn)生最少的排放。然而，用戶將始終需要在氫生產(chǎn)工廠附近。在大多數(shù)情況下，客戶將不得不用卡車運送他們所需的氫氣或現(xiàn)場生產(chǎn)。運輸氫氣需要大量的能源。這些氣體必須首先被壓縮或液化，以便卡車每次可以運輸更多的氣體。此外，卡車的內(nèi)燃機也會產(chǎn)生排放物。在建立氫氣基礎(chǔ)設(shè)施之前，大部分氫氣將通過卡車運送給客戶。然而，我們可以利用現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施來減少卡車運輸。許多地區(qū)已經(jīng)建立了天然氣基礎(chǔ)設(shè)施和電網(wǎng)。因此，通過擁有現(xiàn)場SMR或電解系統(tǒng)，我們可以利用該基礎(chǔ)設(shè)施并減少氫氣生產(chǎn)和運輸?shù)沫h(huán)境問題。為了公平比較供應(yīng)鏈，我們使用歐洲平均電力組合的排放量和天然氣排放量，以及通過Euro-5卡車向客戶運輸氫氣。從排放數(shù)據(jù)可以看出，使用天然氣通過蒸汽甲烷重整生產(chǎn)的氫氣比使用電力生產(chǎn)氫氣更環(huán)保。與SMR工廠相比，當前的電力組合排放量太大，產(chǎn)生更多的CO、NOx和顆粒物質(zhì)，即使包括柴油卡車排放也是如此。當今最環(huán)保的解決方案是現(xiàn)場生產(chǎn)氫氣。它結(jié)合了低SMR排放，同時消除柴油卡車的排放。

污染分析

HyGear進行了廣泛的研究，以量化不同生產(chǎn)和交付方式排放的污染物。這項調(diào)查的結(jié)果如圖1、2和3所示。

圖1生產(chǎn)每千克H2的CO2排放量

圖2

生產(chǎn)每千克H2的NOx排放量

圖3

生產(chǎn)每千克H2的顆粒物PM排放量但是，要使氫真正實現(xiàn)碳中和還需要進一步的研究和開發(fā)?？稍偕茉窗l(fā)電和儲存必須得到進一步發(fā)展，碳捕獲技術(shù)必須更加有效。二氧化碳的使用和儲存也必須成熟。在此之前，生產(chǎn)和供應(yīng)氫氣將產(chǎn)生大量污染物。歐洲的能源結(jié)構(gòu)每年的排放都更低。當平均排放量低于186gCO2/kWh時，電解氫的CO2當量排放量與SMR工廠相同。以目前的脫碳速度，這一時刻將超過2030年。因此，同時必須采取更具創(chuàng)新性的減排方式。

歐洲近年來的二氧化碳當量排放量(g/kWh)。電解制氫的二氧化碳排放損益平衡上限與SMR工廠的排放量相當。

HyGear為平板玻璃制造商提供的解決方案平板玻璃制造商使用氫氣和氮氣混合物作為錫槽保護氣。由于雜質(zhì)的存在，這種氣體混合物被連續(xù)排放。因此，HyGear開發(fā)了專為平板玻璃行業(yè)量身定制的Hy.REC，用于吸入排氣，分離顆粒物，然后去除氧氣。凈化后的氣體可以重新引入混合站或直接引入錫槽。通過回收氣體，不會消耗電力或天然氣等不可再生資源。每千克H2的排放量降至超低水平：每千克H2對應(yīng)0.20gCO2，0.28gNOx和0.01gPM。此外，該技術(shù)已被證明可以大大降低因氣體消耗量的大幅減少而導(dǎo)致的浮法玻璃生產(chǎn)的運營成本。圖1、2和3顯示了使用Hy.REC回收氫氣與傳統(tǒng)生產(chǎn)方法產(chǎn)生的排放量的比較。最終，在綠色氫氣得以生產(chǎn)和交付之前，將Hy.GENIHyGear的現(xiàn)場系統(tǒng)(通過SMR將天然氣轉(zhuǎn)化為氫氣)和Hy.REC串聯(lián)起來用于平板玻璃行業(yè)，將為減少向大氣中釋放有害氣體提供解決方案。這不僅是一個環(huán)保的選擇，而且是可靠的和