年,全球因燃烧化石燃料而产生的二氧化碳排放量达到亿吨,是二氧化碳被陆地和海洋以自然速率吸收的两倍。
利用太阳辐射是减少我们对固体燃料依赖的答案。它是最丰富的能源资源,可以满足人类未来的能源需求。太阳能可以有效的转换为稳定的,能量密集的液体能量载体,可以利用现有或适应全球供应链储存、运输和分配是太阳能大规模部署的关键。液态阳光是将太阳能与二氧化碳和水相结合来生产绿色液体燃料的构想。在使用这些燃料时释放的二氧化碳被循环使用到环境中,从而维持了生态平衡的循环。多源和多用途醇是最佳的候选燃料,甲醇和乙醇是具有千兆吨生产潜力的可行的首要目标。
背景
自年代中期以来,化石燃料一直是全球经济增长的主要能源。今天,鉴于化石可能在50至年内耗尽的前景,我们面临着两个世纪由化石燃料推动的指数经济增长的后果:气候变化,环境退化和能源安全。但是,能源对于现代世界的生活的各个方面比以往任何时候都更为重要。随着世界人口的增长和人均能源需求的增长,人类继续使用化石燃料将加速气候变化,环境恶化和耕地面积的减少,这威胁着我们的生活方式。
自年左右以来,经济合作与发展组织(OECD)的国家/地区数量一直在下降,而且预计这种情况还将持续下去。相比之下,预计在未来几十年中,非经合组织国家的二氧化碳排放量将大大增加。化石燃料是温室气体(GHG)和造成烟雾的污染物的主要来源,例如NOx,SOx,挥发性有机化合物(VOC)和颗粒物(PM)。二氧化碳和污染物不仅会在未来几十年内导致气候变化,而且还会给当今已经困扰许多城市(尤其是发展中国家)的主要空气,水和土壤造成污染。实际上,城市空气质量和室内空气污染是世界上最严重的两个有*污染问题。世界卫生组织报告说,全球每10个人中就有9个人呼吸空气。
中国已将甲醇确定为可替代汽油和柴油的可行清洁替代燃料,并作为对其经济至关重要的合成材料和化学品的原料。迄今为止,它是全球最大的甲醇生产者和消费者。近期甲醇需求的大部分增长都用于石油产品替代。这包括在燃料共混物中使用甲醇进行地面运输,以及最近将甲醇制烯烃用于生产乙烯和丙烯。年用于燃料的甲醇为1.93亿桶,是年的5倍多。甲醇总消耗量预计将以每年超过12%的速度增长,到年将达到7.13亿桶(万公吨)。甲醇燃料试点,中国工业和信息化部将其M甲醇汽车试点计划扩展到了山西,贵州,陕西和甘肃省。根据试点计划的统计数据,运营甲醇燃料的汽车每公里的成本为0.07美元,而运营汽油车的费用为每公里$0.11。中国正在为燃料和化学工业中的甲醇应用提供*策支持。中国已经通过了M85的国家标准,中国的几个省份也制定了相关标准,这些标准规定了从5%到%的各种汽油与甲醇的混合使用。汽车制造商吉利一直处于甲醇汽车的前列。吉利已经在山西省建立了一座工厂,该工厂的年产能为10万辆。
甲醇经济基金的目标和活动包括:
(1)用甲醇代替进口的20%的原油。
(2)印度铁路每年燃烧30亿公升柴油,并已制定计划
将6,台柴油铁路引擎转换为使用%甲醇工作。
(3)在国家航道(内陆)上行驶的艘驳船将转换为在%甲醇上运行。
(4)液态石油气-甲醇混合方案。
(5)印度在运输中采用15%甲醇混合物的现场试验正在进行中。
(6)每年节省超过亿卢比(约合55亿美元)。
全球供应链:概述
任何针对3E目标的有意义的全球解决方案都必须在全世界范围内实施,尤其是在发展中国家。此类解决方案应具有以下属性:
(1)千兆可扩展性;即全球产能可扩展至数十亿吨,并有可能逐步替代当今的主要能源载体,尤其是煤炭和石油;
(2)地域多样化的生产,以提高能源安全性和可及性;
(3)扣除所有生产,运输,分销,回收等成本后,价格可承受;
(4)从生命周期的角度看,从净减少二氧化碳和污染物排放的角度而言,环境清洁;
(5)进入全球供应链,最好利用或改编现有的基础设施,以进行短期和长期的液体燃料存储,运输和分配。
供应链:短期和长期存储
尽管阳光充沛,但其间断性,日常季节性区域差异以及缺乏可扩展的存储(短期和长期)以及可再生能源的分配系统,都构成了多重挑战。CNRS的报告指出:‘‘无论是以电,热还是天然气之类的形式储存能量,都是严重的科学和技术障碍。
大规模存储的技术挑战与能量载体的能量密度,稳定性,可操作性和易燃性有关。能量密度是可扩展的经济高效存储的关键特性。气态,液态和固态能量载体和电池存储系统的能量密度都至关重要。液体能量载体按重量和体积占据高能量密度的“最佳点”,通常比电池高10–50倍。
供应链:储能与挑战
预计到年,世界一次能源消费量预计将达到亿吨油当量(Btoe);到年,全球一次能源消费量将达到亿吨油当量(Btoe)。即每天6万吨,每天TWh。年仅满足3个小时的全球能源需求将需要94TWh。近年来,已经提出了锂离子电池和氢作为能量存储系统。两者都受到越来越多的市场