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污水廠與垃圾發(fā)電廠聯(lián)動 升級成儲能工廠
發(fā)布時間:2022-06-08 來源:海螺創(chuàng)業(yè)

你曾否想過,對污水處理行業(yè)來說,俄烏戰(zhàn)爭可能是一個升級轉(zhuǎn)型的機遇?最近瑞士一座污水處理廠的舉動引起了能源行業(yè)的關(guān)注。

烏克蘭戰(zhàn)爭爆發(fā)之后,面對長期依賴國外天然氣的局面,瑞士國內(nèi)對于能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的討論變得更加火熱。今年4月,蘇黎世州的一家市政公司,聲稱自己成為瑞士國內(nèi)首家二氧化碳零排放的Power-to-Gas工廠。

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什么是Power-to-Gas?

什么是Power-to-Gas?

這個問題要從什么是Power-to-X說起。

Power-to-X這個理念在過去幾年是歐洲能源行業(yè)的熱點之一,它指的是將多余的電能轉(zhuǎn)化為可長期儲存的氫或甲烷等化學(xué)能源的技術(shù)。

其中這個X的含義非常豐富,它可以表示不同的能源形式,例如固體、液體或氣體。

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瑞士這個項目,則是一個電轉(zhuǎn)氣的工業(yè)案例(Power-to-Gas)。更特別的是,這個項目的原料來自附近的垃圾焚燒廠和污水處理廠。

工藝原理

這個Power-to-Gas的項目地址位于蘇黎世州Dietikon區(qū)的一個垃圾焚燒發(fā)電廠內(nèi),而垃圾焚燒廠旁邊還有當(dāng)?shù)氐囊粋€城市污水處理廠。

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生物合成甲烷原理圖 | 圖源:powertogas.ch

瑞士的一盤大棋

2011年3月,在日本福島核電站泄露事故后,瑞士聯(lián)邦委員會做出響應(yīng),對本國的能源架構(gòu)進(jìn)行重新規(guī)劃,同年11月其議會通過了瑞士逐步棄用核能的決定。2013年聯(lián)邦委員會提交了一份名為“能源戰(zhàn)略2050”的草案。2017年5月經(jīng)過公投,這份戰(zhàn)略草案得到通過。2018年后,瑞士進(jìn)入了能源“新時代”,其中一個重要舉措就是大力發(fā)展可再生能源,鼓勵可再生能源入網(wǎng)。

這個能源新政其實也收到一些反對的聲音,其中一點非常有趣,就是有不少人認(rèn)為瑞士的旅游業(yè)是該國的重要經(jīng)濟(jì)來源之一,風(fēng)能和太陽能設(shè)備會損害瑞士的自然風(fēng)光,這不利于旅游產(chǎn)業(yè)。

此外,太陽能、風(fēng)能本身還有其他缺點,會受到季節(jié)和晝夜變化的影響,而且不能儲存。例如在歐洲,夏季電力需求低于冬季,但太陽能系統(tǒng)在溫暖季節(jié)生產(chǎn)的電力顯著多于冬季。這意味著,如果瑞士真的要在未來幾年大規(guī)模布局光伏發(fā)電,夏季的時候?qū)⒂写罅渴S嚯娏?,甚至?xí)闺娋W(wǎng)超載,而來自垃圾焚燒發(fā)電廠的電力也失去了價值。他們需要想辦法解決這種不平衡,因此,需要可以靈活使用的能源和存儲,大至國家能源,小至具體的發(fā)電廠,都要為未來多出來的電想出路。

他們有人因此提出:將這些可再生電能轉(zhuǎn)化成天然氣,是不是值得嘗試的方法呢?畢竟天然氣方便儲存和運輸,可以將夏季收集的能量留到冬季使用。這個電轉(zhuǎn)氣的項目,正是在這樣的背景下誕生的。

環(huán)保設(shè)施的潛力

這個項目的甲方是一家叫Limeco的公司。它成立于1959年,它負(fù)責(zé)Dietikon和周邊幾個小市鎮(zhèn)的污水處理和垃圾焚燒的業(yè)務(wù)。這樣反過來給這個項目提供了天時地利人和的便利,因為垃圾發(fā)電廠和污水廠都?xì)w它運營,兩個廠區(qū)相連接,又恰好能提供核心原材料,簡直就是理想的示范項目地點。

瑞士聯(lián)邦能源辦公室的主任Beno?t Revaz在項目揭幕儀式時表示:“這個項目意味著瑞士在減少對進(jìn)口天然氣的依賴上邁出了關(guān)鍵一步。這個電轉(zhuǎn)氣工廠展現(xiàn)了瑞士自身生產(chǎn)可再生氣體能源的可能性?!?/span>

蘇黎世州議員Martin Neukom則認(rèn)為新落成的處理系統(tǒng)顯現(xiàn)了蘇黎世州的決心:“我們想在2040年前實現(xiàn)氣候中和的目標(biāo)。Limeco和它的合作伙伴也給大家證明這個目標(biāo)是可以實現(xiàn)的?!?/span>

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據(jù)說,早在6年前,瑞士能源公司Swisspower首先提出建造電轉(zhuǎn)氣工廠。Swisspower是22個公共事業(yè)局的聯(lián)盟,其中包括了Limeco。瑞士的國家研究所Paul Scherrer Institute的能源研究員Christian Bauer表示,在Dietikon投運的這套設(shè)備是目前應(yīng)對剩余電力的唯一選擇。他還說:“由于現(xiàn)在太陽能發(fā)電的剩余量還不多,所以還不是電轉(zhuǎn)氣技術(shù)大展身手的時候,但從更長遠(yuǎn)來說,從2035年開始,如果瑞士大規(guī)模發(fā)展光伏發(fā)電,電轉(zhuǎn)氣的潛力是巨大的。

哪些地方適合安裝電轉(zhuǎn)氣系統(tǒng)呢?

理論上說,有二氧化碳的地方都是理想的選址,例如水泥廠、垃圾發(fā)電廠或者污水處理廠等。因為產(chǎn)氫的電解器的安裝相對方便,而甲烷的合成也不一定需要生物反應(yīng)器。盡管如此,在瑞士專家看來,污水處理廠是最合適的選址,因為瑞士很多污水廠都有厭氧消化器。這個項目的技術(shù)供應(yīng)商Viessmann預(yù)計,如果瑞士100多座污水廠都安裝這套系統(tǒng),其產(chǎn)能可以滿足25萬人的能耗需求。

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市場準(zhǔn)備好了嗎?

Swisspower的能源專家Thomas Peyer對電轉(zhuǎn)氣的前景比較謹(jǐn)慎。他表示這項技術(shù)尚未能大規(guī)模推向市場,因為生產(chǎn)氫和甲烷的成本依然很高,從俄羅斯購買的天然氣還是更便宜的選擇。但鑒于目前歐盟和俄羅斯的緊張關(guān)系,Limeco連同另外八個瑞士能源供應(yīng)商,都覺得有必要對電轉(zhuǎn)氣技術(shù)進(jìn)行投資。在這個項目上,他們一共籌集了1400萬瑞士法郎。Limeco會向其合作伙伴分享這個示范項目的技術(shù)經(jīng)驗,并為聯(lián)邦政府制定法律框架提供信息建議,以便在未來幾年內(nèi)建造更多的電轉(zhuǎn)氣工廠。