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甲醇的零碳化探索
首先我们知道,生产甲醇需要两种原料,一是氢气,二是二氧化碳。如果甲醇想要成为零碳能源,那么这两种原料首先得是零碳的。
先看氢气。我们知道,目前市场上95%以上的氢气仍然来自化石能源,其全生命周期碳排放甚至会超过燃油,但这不妨碍人们把氢气认定为未来的零碳能源,为啥?因为我们已经确定未来的氢气将通过绿电电解水制成。所以,在氢气的来源方面,甲醇只需要搭氢气零碳化的便车就行。
再看二氧化碳,二氧化碳的来源就可以说是五花八门了,几乎所有消耗化石能源的工厂都会排放二氧化碳,可以说取之不尽用之不竭,但我们得考虑经济性、追溯碳源及未来这些碳源的变化趋势。
如果仅从成本考虑,尾气排放浓度最高的二氧化碳是最优质的原料,因为浓度低的二氧化碳提纯的过程是非常耗能的。所以,像富氧燃煤电厂、合成氨工厂这种尾气中二氧化碳浓度几乎是100%的二氧化碳是最好的原料。
那么问题来了,像富氧燃煤电厂、合成氨工厂这些厂的原料目前仍然是化石能源。那么通过他们尾气中的二氧化碳生产出来的甲醇能不能算零碳呢?我认为至少不能全算,虽然这个碳并不是为了制甲醇而额外排放的,但这个甲醇中的碳确实是来自化石燃料。这就牵扯到这部分二氧化碳排放的责任归属问题。
以燃煤电厂为例,假如燃煤电厂排放的二氧化碳虽然被用去做了甲醇,但其排放量完全算在燃煤电厂头上,那么这个甲醇的二氧化碳就可以说是零碳的。假如燃煤电厂说我的二氧化碳根本没向大气排放,而是作为商品卖掉了。那么甲醇的二氧化碳部分是要计算排放的。目前我国还没有任何关于如何区分尾气二氧化碳再利用责任权属的规则出台,所以一切都是未知数,但无论能不能达到零碳,它相对于煤制甲醇低碳是肯定的。
如果仅从碳源考虑,那么如果二氧化碳是来自生物质,我们就可以称其为零碳的。比如生物质电厂、生物质乙醇厂等,这些工厂排放的二氧化碳来自生物质,本身具有碳中性,所以我们可以认为它是零碳的。但以生物质为原料的工厂通常规模都比较小,而且浓度也比较低。所以原料的获取成本就大大提高了。二氧化碳的另一种获取方式是从空气中获取,也就是DAC。这种二氧化碳的获取成本就更别提多高了。
综上所述,甲醇想要实现零碳化,需要同时实现氢气和二氧化碳的零碳化,氢气的实现路径很明确,而二氧化碳的路径虽然很多,但并没有哪一条路线具有明显的优势。
甲醇、氢气与电力的关系
我们为什么要讨论甲醇、氢气和电力,其最大的原因之一就是在交通领域,车辆作为随时移动的用能设备,必须要有带在车上跑的“能量包”,也就是储能介质,z在以前,这个储能介质是汽柴油,但在碳中和时代,汽柴油不能在使用,我们就需要寻找零碳的储能替代品。
从上面甲醇的生产工艺我们可以看出,生产甲醇需要氢气,所以从另一种角度来看,甲醇属于氢气的载体。而绿氢主要通过电解制备,在作为燃料电池的原料时,它又属于电力的载体。仅从能源储存的角度来看,他们都各有利弊,也正因如此,才有了在碳中和背景下,在交通领域这种储能作为标配的领域,有了各自展示自己的机会。
电力的化学储能是目前最主流的储能方式,但因为能量密度低、充电速度慢、生产电池需要稀有金属等原因,使得人们并不寄希望于让它独挑大梁。
氢能储能是目前比较热门的方向,但因为储运成本难以降低,且需要天量的加氢站基础设施的投资,使得人们对氢能仍然是走一步看两步。
甲醇可以完美继承传统燃油的所有基础设施,但因其本身含碳,在没有明确的“脱碳路线图”的情况下,人们对甲醇也是望而却步。
甲醇的脱零路线图设想
假如甲醇要像氢能一样,成为未来潜在的零碳能源得到发展,那么官方就一定得有明确的政策支持和发展的指导方针。那么最优的发展路线如何呢,我这里做一个简单地设想。
首先,需要尽快出台尾气中二氧化碳利用的责任归属问题,规定二氧化碳排放责任由原排放企业负责。这样可以为早期以尾气制造甲醇的绿色属性定性。
其次,认定甲醇车也属于新能源车,这样可以鼓励甲醇能源的全产业链发展。
再次,鼓励利用生物质制甲醇,其排放的尾气再加上绿氢制甲醇。我认为生物质用来发电是一种浪费,发电这种事,让风光水核去负责就行了。像生物质这种可以生产移动能源的原料,用来发电着实可惜。
在以上前提下,甲醇未来的发展路线图设想如下:
早期:批量生产以灰氢+工厂尾气为主,少部分精品绿醇来自生物质甲醇中期:以绿氢+工厂尾气和生物质甲醇平分天下后期:化石能源工厂绝迹,无尾气可用, 则以生物质甲醇为主,生物质为原料的工厂尾气+绿氢为辅,少量DAC+绿氢,大后期:DAC+绿氢制甲醇一体化工厂。
全过程没有额外排放一吨二氧化碳。
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