西门子研究把氨气作为可再生能源储存形式

西门子公司日前已经开通了一个新的设施，用于研究将电力转化为氢气，然后再转化为氨气，并将其储存的能量再转换成电力。

在需要大规模储能的地方，氨气可以发挥重要作用

德国工业巨头西门子公司正在研究使用氨气作为储存和运输氢气的方法，并应用在可再生能源的能源系统中。

该公司近日在英国牛津郡哈威尔开通运营了一个投资150万英镑（200万美元）的概念验证工厂，用于测试将电力转化为氢气，然后再转化为氨气，并将其储存的能量再转换成电力。

该工厂由西门子公司出资三分之一，政府机构Innovate U.K.出资三分之二，这被认为是世界上同类产品的第一家工厂。

英国科学技术委员会、牛津大学和卡迪夫大学也参与了该项目的研究，该项目包括风力发电机组、氮气发生器、水电解系统、Haber-Bosch反应堆，以及一个30千瓦发电机组。

西门子公司项目经理Ian Wilkinson表示，对氨气的研究是西门子在电池等其他储能技术方面的补充。但他表示，电池储能系统主要用于电力，而英国能源使用率只占约四分之一。

“很显然，我们需要一系列储能解决方案使电力更加脱碳环保。”Wilkinson补充道，“我认为这需要很多不同的储能技术。”

他表示，对于短期的低容量应用来说，电池可能是一种主要的储能技术。但在需要较长时间的大规模储能的情况下，氨气可以起到重要的作用，特别是在如果能量必须从一个地方运输到另一个地方或存储用于泵送水力或用于压缩空气的洞穴的情况。

Wilkinson说：“对于大容量和长期储能技术来说，很难取代化学燃料发电。当然，人们如今使用很多化学燃料产生的电能有很多原因，但这主要是因为现在所有的燃料都是以化石为基础的。”

他指出，氨气具有与化石燃料相似的储存和运输特性，并且不会有碳排放。而氢气是当前非碳化学燃料努力的主要焦点，但不容易储存或运输。

氨气有利的另一方面是已经实现工业规模生产、储存和运输，因此它是一种熟悉且低成本的化合物。氨气的沸点是零下33摄氏度，因此虽然在液态时需要保持冷却，但所需的制冷水平不会过高。

根据美国地质调查局的统计，2016年全球合成氨工业产量约为1.4亿吨。其中大部分来自化石燃料，其中氢气通过蒸汽重整裂解，然后通过Haber-Bosch化学工艺与氮气结合。

然而在未来，预计大量的氢可能直接从可再生电力使用水解方法进行生产。Wilkinson说，如果可能的话，应该直接使用这种氢气，以尽量减少化学转化过程中固有的能量损失。

尽管如此，对于氨气的散装储存或运输，他说，“转化成氨气的能源损失相当小，大约占氢转化到氨过程电能总成本的10%。”

氨气生产的成本在很大程度上取决于用于发电过程的电力成本，尽管Wilkinson表示可再生能源领域的一些最近的超低价竞标可能有助于走出经济困境。

“不需要储存太长的时间，也不需要运输太多，因为转化为氨气的成本远低于储存或运输氢气的成本。”他说，“这是解决脱碳难题中的一部分，虽然这种方法并不是万能的，但它有很大的潜力。”

Wilkinson说，无论生产氨气是否值得，都将取决于具体的应用。为了用于燃料电池，例如用于驱动车辆，氨气必须转化回氢气，但这将进一步损失效率。

Wilkinson表示，“然而，在燃气涡轮机中直接燃烧氨的研究也在不断增加。目前看起来十分可行。”