西門子公司日前已經開通了一個新的設施，用於研究將電力轉化為氫氣，然後再轉化為氨氣，並將其儲存的能量再轉換成電力。
在需要大規模儲能的地方，氨氣可以發揮重要作用
德國工業巨頭西門子公司正在研究使用氨氣作為儲存和運輸氫氣的方法，並應用在可再生能源的能源系統中。
該公司近日在英國牛津郡哈威爾開通運營了一個投資150萬英鎊（200萬美元）的概念驗證工廠，用於測試將電力轉化為氫氣，然後再轉化為氨氣，並將其儲存的能量再轉換成電力。
該工廠由西門子公司出資三分之一，政府機構Innovate U.K.出資三分之二，這被認為是世界上同類產品的第一家工廠。
英國科學技術委員會、牛津大學和卡迪夫大學也參與了該項目的研究，該項目包括風力發電機組、氮氣發生器、水電解系統、Haber-Bosch反應堆，以及一個30千瓦發電機組。
西門子公司項目經理Ian Wilkinson表示，對氨氣的研究是西門子在電池等其他儲能技術方面的補充。但他表示，電池儲能系統主要用於電力，而英國能源使用率只佔約四分之一。
“很顯然，我們需要一系列儲能解決方案使電力更加脫碳環保。”Wilkinson補充道，“我認為這需要很多不同的儲能技術。”
他表示，對於短期的低容量應用來說，電池可能是一種主要的儲能技術。但在需要較長時間的大規模儲能的情況下，氨氣可以起到重要的作用，特別是在如果能量必須從一個地方運輸到另一個地方或存儲用於泵送水力或用於壓縮空氣的洞穴的情況。
Wilkinson說：“對於大容量和長期儲能技術來說，很難取代化學燃料發電。當然，人們如今使用很多化學燃料產生的電能有很多原因，但這主要是因為現在所有的燃料都是以化石為基礎的。”
他指出，氨氣具有與化石燃料相似的儲存和運輸特性，並且不會有碳排放。而氫氣是當前非碳化學燃料努力的主要焦點，但不容易儲存或運輸。
氨氣有利的另一方面是已經實現工業規模生產、儲存和運輸，因此它是一種熟悉且低成本的化合物。氨氣的沸點是零下33攝氏度，因此雖然在液態時需要保持冷卻，但所需的製冷水平不會過高。
根據美國地質調查局的統計，2016年全球合成氨工業產量約為1.4億噸。其中大部分來自化石燃料，其中氫氣通過蒸汽重整裂解，然後通過Haber-Bosch化學工藝與氮氣結合。
然而在未來，預計大量的氫可能直接從可再生電力使用水解方法進行生產。Wilkinson說，如果可能的話，應該直接使用這種氫氣，以儘量減少化學轉化過程中固有的能量損失。
儘管如此，對於氨氣的散裝儲存或運輸，他說，“轉化成氨氣的能源損失相當小，大約佔氫轉化到氨過程電能總成本的10%。”
氨氣生產的成本在很大程度上取決於用於發電過程的電力成本，儘管Wilkinson表示可再生能源領域的一些最近的超低價競標可能有助於走出經濟困境。
“不需要儲存太長的時間，也不需要運輸太多，因為轉化為氨氣的成本遠低於儲存或運輸氫氣的成本。”他說，“這是解決脫碳難題中的一部分，雖然這種方法並不是萬能的，但它有很大的潛力。”
Wilkinson說，無論生產氨氣是否值得，都將取決於具體的應用。為了用於燃料電池，例如用於驅動車輛，氨氣必須轉化回氫氣，但這將進一步損失效率。
Wilkinson表示，“然而，在燃氣渦輪機中直接燃燒氨的研究也在不斷增加。目前看起來十分可行。”
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