可持续燃料

绿色燃料为能源和动力开创清洁的未来。

绿色燃料是实现清洁能源和动力的关键

可持续燃料是实现能源和动力碳中和未来的关键。我们依靠 HVO、氢能,以及利用可再生绿色电力生产的其他合成燃料(E-fuel),让内燃机也能提供清洁能源,满足当下和未来的需求。    

氢能——我们着眼全局

未来,我们将依靠可再生能源获取电力——例如来自太阳能电池板或风力发电机。在理想情况下,如果可以按需提供可再生电能,就再好不过了。然而,大自然的运行并不以人的意志为转移。当风力强劲、艳阳高照时,风力发电机和太阳能发电系统可以输出大量电能,但这些电能不一定能立即使用掉,因此需要储存起来。  可以利用装在集装箱内的电池组进行储电,也可以将电能转化为燃料储存起来。可通过电解装置将水电解为氢气和氧气,并将氢气储存在特殊的缓冲储罐中,在需要时输送至燃料电池或氢气热电联供电厂,提供电能或机械能。如有必要,也可以从中提取热能。这是一套精妙的循环。如果所用电力来自可持续能源,那么这一循环就彻底实现了零碳排放。  

mtu 氢能生态系统——旨在提供碳中性燃料

利用 mtu 电解槽制备绿氢 

高性能电解槽在能源转型进程中扮演着至关重要的角色。其生产的绿氢既可用作燃料电池和内燃机的燃料,也可进一步加工成为合成燃料。mtu 电解槽采用来自 Hoeller Electrolyzer 公司的质子交换膜 (PEM) 堆栈。这种堆栈制备氢气的效率出色,与市场上其他堆栈相比,可显著降低生产成本。  

电解制氢工艺需要向水中通入直流电,即可在阴极生成氢气,在阳极生成氧气。这种电化学反应在被膜隔开的板状电极之间进行。将数以百计的模块堆叠在一起并压紧,即可组成堆栈 (Stack)——这就是电解槽的核心。

Power-to-X:将电能转化为燃料

内燃机的未来在于通过Power-to-X 工艺生产的合成燃料。该工艺可充分利用来自风能、太阳能和水能等可再生能源的多余电力,通过电解将水转化为氢气。通过此法制得的氢气既可以直接用作燃料,也可以与空气中的二氧化碳和/或氮气相结合,生产出几乎任何种类的气态或液态燃料,例如绿色甲烷、绿色甲醇、绿色氨或甚至绿色柴油。  

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替代燃料和可持续燃料

燃料的未来前景是多样化的。然而,并不是每一种燃料都适用于任何应用。选择所用燃料时,需要考虑能量密度、可用性和基础设施等关键因素。  

绿色氢能

向水中通入电流,将水电解,即可制得氢气。如果所用电力来自可再生能源,制得的氢气就被称为绿色氢气。这种燃料不含碳,因此在燃烧过程中不会释放二氧化碳,唯一的副产品只有水——这也正是它原本的形态。然而,氢气的能量密度很低——如果将必要的储罐基础设施纳入考虑,这个问题就更加突出。它必须在高压下储存,或在极低温下(零下 253 摄氏度)以液态储存。因此,我们认为,氢气最适合在燃料电池和固定式内燃机中用于发电。我们预期将在 2022 年使燃气发动机能够采用加入 25% 氢气的混合气运行。我们计划稳步提高这一比例,最终实现纯氢气运行。  

绿色甲醇

可以通过Power-to-X 工艺,利用氢气和二氧化碳合成碳中性甲醇。与氢气相比,甲醇的能量密度较高,而且在常温下呈液态,因此易于储存和加注。用户往往可以继续使用现有的基础设施。与氨相比,甲醇毒性较低、对环境影响较小。甲醇不仅可以用于内燃机(包括狄赛尔循环和奥托循环原理),还可以用于零排放的燃料电池。我们正积极针对这两种产品开展研发工作。  

绿色甲烷

可将绿色氢气与空气中的二氧化碳或生物源二氧化碳相结合,进一步加工成为电制甲烷。这让用户能够以碳中和的方式继续使用现有的 mtu 燃气发动机。如需在移动中使用,通常会将甲烷燃料液化成电制 LNG(液态天然气),以减小体积、便于储运。如今,燃气发动机的应用极为广泛,而如果采用可再生电能生产电制甲烷供其使用,燃气发动机也同样可以实现碳中和。然而,甲烷(或电制甲烷)燃料在某些负载范围内无法完全燃烧(例如部分负载运行和加速阶段),导致废气中夹带一些未燃尽的燃料(甲烷滑移)。甲烷是温室气体,对气候有负面影响。因此,燃气发动机研发工作的一大挑战是将甲烷滑移率降至最低。

绿色氨

Power-to-X  工艺也可以用于生产绿色氨,即利用大气中的氮气将绿色氢气催化转化为氨。电制氨在燃烧过程中不会产生二氧化碳。这种燃料在零下 33 度即可液化,且能量密度高于液氢。然而,这种氮氢化合物具有很强的毒性,一旦在沿海水域泄漏,可能会严重损害人体健康和自然环境。    

绿色柴油

电制柴油由二氧化碳和绿色氢气制得,大多采用费托合成工艺生产。因此,这种燃料常被称为费托合成柴油。与化石柴油相比,电制柴油几乎不含硫,也不含芳烃。得益于其化学结构,电制柴油还具有更高的点火倾向。因此,它的燃烧更完全,也更适合储存。其能量密度几乎可以与化石柴油相媲美。我们预计将在接下来的一年里让主力产品 2000 和 4000 系列发动机适配电制柴油和其他符合 EN 15940 标准的燃料。我们一些用于发电或工业应用的发动机现在就已经获得批准。    

显著降低碳排放:用于 mtu 发动机的第二代生物燃料

我们用于发电的 mtu 4000 系列和 1600 系列发动机已获准使用符合 EN 15940 标准的合成石蜡柴油燃料,包括生物燃料 HVO。到 2023 年,预计用于关键应用的 2000 系列和 4000 系列发动机也将获得批准。HVO 是首批商业化环保燃料之一,可让内燃机的运行更加气候友好。当 mtu 发动机采用这种燃料工作时,其温室气体排放与燃烧化石柴油相比可降低 90%。另外,我们的热电联产厂已经能够使用沼气来产生清洁的热能和电力。我们积极推进现有和未来的发动机使用合成燃料,以期顺利实现我们的 2030 年目标——将总排放量比 2019 年减少 35%。

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