加州大学学者Andy Nicol和David Dempsey与Ludmila Adam和Kēpa Morgan一起深入挖掘新西兰的绿色氢未来,在一篇关于The Conversation的文章中提出了需要解决的文化和技术问题。
在重组经济的计划中,新西兰政府强调绿色氢是一种改变游戏规则的燃料。它确实可以用来制造气候友好的化肥和钢铁,或者为一些不适合电池的运输方式提供动力。
但为了缓冲海外市场的波动,Aotearoa需要尽可能独立于能源。理想情况下,这意味着仅使用丰富的可再生水电,风能和太阳能资源消耗这里生产的绿色氢气。
氢经济在理论上是好的,但根据一项估计,要以Aotearoa气候雄心的规模进行转换,每年需要大约150 petajoules的氢气。这大约是我们目前能源使用的四分之一。
氢气是在称为水解的过程中产生的 - 使用电力将水分解成氢气和氧气。为了产生Aotearoa四分之一的能源消耗,水解将消耗大量的水,每年约1300万吨,相当于奥克兰一个月的用水需求。
耗水具有文化意义
淡水对iwi和hapū具有重大意义。然而,他们对水解作为水的消耗性使用的观点并未被广泛理解。如果忽视文化复杂性,氢基础设施或工艺可能无法在新西兰Aotearoa社会中实现适当的契合,并且该技术可能成为孤儿。
相反,我们可以尽早通过瓦南加与来自各种可能受影响的iwi的代表一起解决这个问题。从一开始就认识到并解决文化问题将使毛利人能够塑造技术的发展方式,并分享氢经济的经济利益。其目的是更好地了解绿色氢技术和基础设施如何属于新西兰Aotearoa。
假设我们愿意并且能够制造如此大量的氢气,我们对其他燃料的经验表明,我们在任何给定时间都需要大约一个月的储存价值。存储有助于平滑波动的市场需求,利用季节性过剩的可再生能源(在风很大,阳光明媚的周),并为“干旱年份”危机提供应急储备。
将氢气储存在地下
不幸的是,氢气不能作为液体储存,除非在专门的容器中将其保持在极低的温度下。就像冰箱一样,这总是消耗能量。
氢气可以保存在特殊的高压罐中,但我们需要比新西兰人更多的这些罐。这些水箱价格昂贵,覆盖大片生产性土地,容易受到自然灾害的破坏。他们都会去哪里?
科学家们一直在研究将氢气储存在地下的可能性,在用盐雕刻的巨大洞穴中或在古老的石油和天然气田中。
我们已经在塔拉纳基用天然气做到了这一点。当不需要时,气体被注入一个名为Ahuroa的旧田地,然后根据需要提取。天然气(甲烷)的地下储存是常见的做法,可提供能量弹性。例如,鉴于乌克兰战争造成的破坏,德国正在加速地质储层的天然气储存,以赶上冬季。
我们最近证明,其他塔拉纳基岩石储层可能有足够的空间将氢气储存在地下。但这并不容易。
我们知道气体可以与某些种类的岩石发生反应。它甚至可以成为饥饿微生物的一餐。这两个过程都会消耗宝贵的燃料。但是,预测它们是否会发生需要特殊的实验室实验,可以复制地下三公里处的极端压力和温度。
我们还在学习如何预测氢气将如何地下移动。我们知道,一些注入的气体永远不会回来。这是一个“垫子”,它的作用有点像一个弹簧,将其他氢气推回表面。
一些氢气也可能通过岩石中的小裂缝逃逸到大气中。我们需要知道多少,建立监控来监视它,并考虑它对气候的影响。
这些只是氢气地下储存带来的一些挑战。但是,我们在天然气储存方面的经验使我们有信心通过正确的研究和规划来管理它们。
让它工作
新西兰的氢能未来仍然不确定,但准备工作正在进行中。绿色氢气地下储存的早期迹象是有希望的,海外也有很多人对此充满热情。
但技术可行性是不够的:任何解决方案都必须具有经济意义,并被更广泛的公众所接受,特别是tangata whenua。
证明任何新想法的可行性都需要时间。我们需要发展,有时失败,改进,然后找到成功。但是,对于每一个新的极端天气事件,很明显我们没有很多时间。在这个适应的新时代,政府、行业、社区和科学家需要比以往任何时候都更密切地合作。
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