新型纖維束填料生產(chǎn)廠家俄烏戰(zhàn)爭迫使污水廠升級儲能工廠?

　　新型纖維束填料生產(chǎn)廠家俄烏戰(zhàn)爭迫使污水廠升級儲能工廠?

　　新型纖維束填料廠家俄烏戰(zhàn)爭迫使污水廠升級儲能工廠?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。

　　位于蘇黎世Dietikon的垃圾焚燒廠 | 圖　　

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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。

　　Power-to-X的概念示意圖 | 圖

　　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。

　　項目系統(tǒng)實景和示意圖 | 圖

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　　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?shù)氐囊粋�污水處理廠。

　　它的原理大致可分為兩步：

　　首先，垃圾發(fā)電廠的可再生電能將水電解成氧氣和氫氣(采用質(zhì)子交換膜電解技術(shù));

　　第二，前者產(chǎn)生的氫氣和污水廠已有的污泥厭氧消化器產(chǎn)生的氣體，送入一個叫BiON®的厭氧反應器(55-70°C，pH=6.8-8.5)。

　　后者的產(chǎn)甲烷菌將混合氣體中的二氧化碳和氫氣進一步轉(zhuǎn)化為甲烷。甲烷經(jīng)過提純后(除氨、硫、重金屬、余氫和臭味)，并入當?shù)靥烊粴夤芫W(wǎng)。

　　據(jù)介紹，這個項目的電解裝機容量為2.5MW，每小時可以生產(chǎn)450Nm³的氫氣;每年可以生產(chǎn)約18GWh的甲烷，相當于2000戶家庭一年工5000噸CO2的排放量。

　　生物合成甲烷原理圖 | 圖

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　　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，對本國的能源架構(gòu)進行重新規(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，就是有不少人認為瑞士的旅游業(yè)是該國的重要經(jīng)濟來源之一，風能和太陽能設備會損害瑞士的自然風光，這不利于旅游產(chǎn)業(yè)。

　　此外，太陽能、風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Γ�甚至會使電網(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。

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　　環(huán)保設施的潛力

　　這個項目的甲方是一家叫Limeco的公司。它成立于1959年，它負責Dietikon和周邊幾個小市鎮(zhèn)的污水處理和垃圾焚燒的業(yè)務。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)電廠和污水廠都歸它運營，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Benoît 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口天然氣的依賴上邁出了關鍵一步。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。”

　　蘇黎世州議員Martin Neukom則認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。Limeco和它的合作伙伴也給大家證明這個目標是可以實現(xiàn)的。“

　　Power-to-Gas系統(tǒng)內(nèi)部的設備 | 圖

　　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投運的這套設備是目前應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)供應商Viessmann預計，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。

　　Limeco污水廠鳥瞰圖 | 圖

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　　市場準備好了嗎?

　　Swisspower的能源專家Thomas Peyer對電轉(zhuǎn)氣的前景比較謹慎。

　　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高企，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系，Limeco連同另外八個瑞士能源供應商，都覺得有必要對電轉(zhuǎn)氣技術(shù)進行投資。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。

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