朱頭山

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LNG:最靠譜的綠色能源

(2022-11-19 11:43:37) 下一個

氣候問題依然是當今世界最急迫的問題,甚至比俄烏戰爭,中美衝突和朝核危機都要急迫。因為,如果我們不采取措施在本世紀中,把平均氣溫降到比有紀錄溫度(大約1850年)高1.5C的程度(現在已經高到1.2C,如果按目前情況,到世紀末將高5C),地球的溫度將不可控地升高,人類可能在100年,或更早地滅絕。如果是那樣的話,俄羅斯就算拿下烏克蘭,中國拿下台灣,那也隻不過拿了兩塊墓地,而美國就算淪為二流國家,也和一流國家一樣,是塊墓地。如果氣候問題不解決,任何爭霸都沒有意義!

這個理論是專家通過複雜模型計算出來,並得到世界專業團體集體認可的。我不是這方麵專家,按我的理解,大致是這樣一個機理:

地球上碳平衡的關鍵,在於海洋中天文數字級的具有光合作用的藻類,將二氧化碳和水,光合成氧氣和碳氫化合物。這是降碳的主要路徑,相比之下,植物的降碳作用微乎其微,舉個例子,要十顆樹才能中和一個小孩產生的碳,世界上最大的亞馬遜森林,也隻是抵消了其自生排出的碳而已。把森林稱為地球之肺,那是大錯特錯了。那些海洋裏的光合藻類才是。

光合藻需要合適的溫度,需要珊瑚礁作為其生存環境,需要一定合適的pH值。 當空氣中二氧化碳濃度升高後,二氧化碳溶解於水,將使得海水的pH值降低(酸化),而高碳濃度引起的溫度升高,會造成海水溫度的提高。綜合的作用,是使得光合藻的生存條件惡化,使其大量減少,如此,地球處於碳失衡,排出多於吸收,形成惡性循環。更危險的是,地球的氧濃度會降低。地球產生至今,氧濃度波動過好多次,從0-35%, 穩定在目前的21%的時間並不長,還可能繼續變化,其決定性因素就是這些光合藻。如果地球氧濃度也降低了,你以為氣候變熱就用空調的想法就不可行了,有空調沒氧氣,人類也得滅絕!

另外,在冰川和極地,埋葬著無數有機物,如以前死去凍存的動植物,和固化的含碳氣體。一旦氣候變暖,冰蓋融化,這些東西就會腐爛從而釋放出天文數字級的甲烷,二氧化碳等含碳溫室氣體,進一步推高溫度。而溫度越高,釋放得越多,再次推高溫度,又是一個惡性循環!埋藏在冰下的無數病菌,病毒也會襲擊人類,造成很多疫情。

因為氣候的變化,造成海平麵升高,很多海岸和島嶼沉入海麵。許多人類賴以生存的莊稼和牲畜變得不適合生存而滅絕,惡劣天氣會頻繁出現,地球越來越多的地區已經不適合人類生存!

而這一切,決定於1.5C這個臨界點。如果我們能控製,人類就能活,否則,可能我們的孫子,曾孫子就是人類的最後一代!

怎麽控製?很多碳源是無法控製的,如我們人類每時每刻的呼吸,就是吸取氧氣,排出二氧化碳,放的屁也是。據說恐龍放的屁是那時氣候變化的重要因素,牛就是個放屁碳排的很重要的來源。但這些都不是重點,重點是化石燃料的排放。

現在很多重點,都放在一些綠色能源,特別是光和風能上,還有電動汽車,氫能上。但我認為是誤入歧途,因為這些綠色能源,技術上都有缺陷,而且量達不到滿足現代社會的要求。在剩下的幾十年裏,指望這些肯定是不行的。

在現有技術條件下,有一種東西,可能是真正的救星,那就是天然氣,或更準確地講,是液化天然氣LNG (liquid natural gas).

在三種主要化石燃料中,使用天然氣,比石油要減排34%,約減排1/3。而比使用煤炭要減排53.5%,即減排一半以上!

以中國2021年的數據為例,煤發電占總發電量的60%。如果全部改為天然氣發電,碳排將減少一半,中國差不多能達到許諾的要求了。而且,在風,光等新能源供電方麵,需要一個調節係統。如果全依賴蓄水電站等大型儲電設施,顯然是不現實的,但核電無法瞬間調節發電量,煤電有個明顯的延遲(幾天),隻有氣電可以完成瞬間實時調峰。氣電和新能源發電,能起到一個完美的配合作用。

除了煤發電,汽車也是重要的碳源。電動車的缺陷太大,而氫能車,特別是綠氫車,也是遙不可及。現在氫氣的來源,分”灰氫“-來源於煤解水工藝,”藍氫“-來源於天然氣工藝,”綠氫“-來自於綠色電(風光來源)電解水。綠氫的成本太高無經濟可行性,氫的液化條件很高,壓縮也不容易,氫是個很不穩定的氣體,舉個例子,在地下車庫中,如果有氫氣溢出,可能引起全車庫爆炸,而汽油,或天然氣就不會發生這種情況,也就是說,安全性方麵有重大缺陷!

其實,天然氣是個替代電池,氫氣的理想的車用動力源。天然氣在常壓下冷卻至-162℃後液化形成LNG,其燃點為650℃,爆炸極限為5%~15%,安全性較高。LNG汽車可以明顯地壓縮天然氣體積(600倍體積),一次充氣,可以行駛500km甚至1000km以上,非常適合長途運輸使用。而使用LNG,隻需要對現有汽油汽車作一個簡單改裝即可。以前中國就有很多使用液化石油氣的出租車,使用的是和家用一樣的液化鋼瓶,因此對此應該不陌生。

碳排中,發電占43%,運輸占26%(2020年數據), 主要分別來自於煤發電和汽油開車。如果使用天然氣替代,則70%的碳排就腰斬了一半,比費勁在其它方麵的努力,效率更高,效果更好。

天然氣和LNG還不完全是一會事。理想的能量方式是能實現在時間和空間上的移動,煤,油和核元素都是如此,但風電,太陽能發電等就不能。天然氣是氣體,移動需要一個管道,和輸電線路沒啥區別。但將天然氣轉化為LNG,就非常容易移動了,和汽油在一個水平上。而且,通常天然氣要經過過濾後製成LNG,這樣,LNG是比天然氣更幹淨的能源。

發達國家這二十年,也是朝天然氣方向發展,其中歐美的煤電多轉變成了氣電。美國在頁岩氣技術上取得了突破,成了世界第一產氣大國,也是第一LNG出口國,其國內的煤電廠幾乎絕跡,主要以氣電為主。所以,川普當總統時,退出了巴黎協定,認為美國碳排的問題並不大,比大多數國家要好得多。歐洲則主要依靠俄羅斯的天然氣完成了從煤到氣的轉變,但現在發生問題了。

歐洲的問題成了中國的機會,俄羅斯的氣隻能賤價賣給中國,客觀上提供了中國轉型的一個好機會。但中國的野心還不在於買俄羅斯的氣,這個國家是靠不住的,中國在開發自己的氣田,以及提高LNG的生產和儲存技術。

世界天然氣總探明儲量達到150.19萬億立方米。但中國的已探明儲量隻有3萬億左右,每年隻能開采300億左右,大多數依靠進口。中國的頁岩氣儲量巨大,但不宜開采,目前也隻有四川有一個頁岩氣氣田。

中國最近第一個有關的大的成就是海底或大陸冰蓋下麵的甲烷水合物(又叫可燃冰)礦床的發現。天然氣水合物是一種新型甲烷氣體,是又一種潛在的、高濃度、高效的氣體清潔能源。日前,我國也在南海海底探測到大量天然氣水合物,據估計在我國南海海底發現的這種蘊含巨大能源的礦藏總量占到中國石油總儲量的一半。因此,如果天然氣水合物相關開采技術研究啟動,將使天然氣水合物逐步成為21世紀天然氣能源的又一支重要力量。

第二個成就是除了甲烷水合物大量礦床的新發現以外,最近人們對煤成氣的發現和利用的努力,也開始進行到開發和實踐階段。這就是在開發煤礦床的前期,先將甲烷氣體開發出來,這樣不但可以增加甲烷氣體的來源,又可以大大減少煤礦中事故的發生,減少人員的傷亡。中國目前工業原料路線上的主要問題是甲烷氣的價格遠遠高於煤炭價格。工業要想扭虧為盈,隻能以廉價的煤炭為原料。一些早年設計的以天然氣為原料的工廠,也紛紛提出要進行“氣改煤”。而另外一方麵煤礦中的大量甲烷氣,又在不時地危害工人的生命。人們自然要提出為什麽不“先開氣再開煤”?中國現在正在準備立項開發。

LNG工業鏈包括天然氣預處理、液化、儲存、運輸、接收、再汽化、銷售等環節。發展液化天然氣的初衷是方便運輸和降低天然氣運輸成本,因此LNG的儲存與運輸在整個LNG工業鏈中占據非常重要的地位。中國在LNG運輸船的製造技術上列世界前列,最大的船可載27萬立方米LNG,比美國航母還要大,而且也是LNG驅動的,不用另帶燃料。 這一船就可供應北京這樣規模城市一個月的用量。LNG運輸有著不同於天然氣管道運輸的巨大優勢,特別是在跨洋運輸方麵。船運LNG成本較低,僅為天然氣管道輸送的1/7左右。船運LNG不僅能有效規避由於氣源不足鋪設管道而引起的風險,而且天然氣通過液化前的淨化處理,含有的有害物質更少,更有利於環保。長距離的LNG運輸可以采用船運和鐵路運輸,短途則可利用LNG槽車或罐箱運輸,以及內河水運,其中槽車運輸逐漸成為公認的相當可靠、成本最低的LNG流運作模式。

LNG的儲存是工業鏈中的關鍵。除了儲存現成的LNG,從管道輸送的開采出來的,或進口的天然氣也是需要儲存的。LNG縮小了600倍的體積,是比直接儲氣更經濟有效的儲存方式。但LNG的溫度是-160C, 需要很好的隔熱條件,常用於石油儲存的天然洞穴很難勝任,目前還是集中在人工的地上,地下儲存罐。最大的儲存罐達27萬立方米,剛好容納最大的LNG船的內容物。日本是全球建造大型LNG儲罐最多的國家,其擁有的儲罐數量占了全球LNG儲罐的62%。據報道,日本大阪煤氣公司日前在建可儲存23萬m3的LNG儲罐。

此外印尼、文萊和阿爾及利亞等LNG輸出國以及英、法等LNG進口國均建有大量大型常壓LNG低溫儲罐。韓國天然氣公司建造了世界第一批最大的27萬m3的LNG儲罐。與眾多發達國家相比,中國LNG儲罐大多為中小型壓力罐,但已經具備自主設計和建造大型LNG低溫常壓儲罐的能力。

天然氣的主要成分為甲烷,CH4,如果直接排入空氣中,是比二氧化碳更厲害的溫室氣體,其溫室效應高80倍。將甲烷燒掉,其碳排就減少了80倍。甲烷的來源,除了自然界腐生所產生的不可避免的部分外,來自於人類活動的部分,是可以防止,減少甚至利用的。如對農牧業廢物的沼氣化處理,對垃圾的沼氣化處理等。沼氣的主要成分也是甲烷,除了直接燒掉,也可以建立LNG液化和儲存裝置,可以利用並盈利,化廢為寶。這樣做,大約能用掉甲烷總產生量的20%, 其改善溫室效應的作用可不小!

做任何事,得有個輕重緩急,抓主要矛盾。在減排方麵,把LNG 放在中心位置,才是最靠譜的!

 

 

 

 

 

 

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評論
朱頭山 回複 悄悄話 回複 '工人' 的評論 : 如果隻談我的專業,那懂的人很少,我也沒必要寫博客了,再說政治軍事曆史,這裏有幾個是專業的?天然氣碳排比煤少一半,比油少1/3, 雖然也排碳,但如果主要用煤發電的都換成天然氣,碳排就能減少一半。對美國來說,已經都用上天然氣了,更高的要求是完全不排碳,用綠色能源供暖用電。美國(民主黨)的碳中和時間是2030年,但對於中國來說,國家設定的碳中和時間是2060年,最近的目標就是2030年碳達峰,用天然氣是必然的選擇!
紅米2015 回複 悄悄話 我也擔心大氣氧氣含量變化,這可比天氣變熱難適應,可能根本無法適應。
工人 回複 悄悄話 朱博主,還是不要談自己不知道的領域吧!現在舊金山灣區南灣San Jose已經規定
在今後幾年不再在新建的房屋裏使用天然氣的廚具或者取暖器。為的是盡量減少二氧化碳排放
朱頭山 回複 悄悄話 回複 '大河邊的人' 的評論 : 追求的目標是碳中和,不是零排放,可行的能大量減少碳排放的技術要比零排放但不可行的技術要好,而且電池也不是零排放,生產和處理電池的環節是排碳的
朱頭山 回複 悄悄話 回複 'soullessbody' 的評論 : 全世界的科學家和政治家都在忽悠,隻有這些達人網紅腦子清楚?
大河邊的人 回複 悄悄話 很期待全球暖化,那樣的話似乎更舒服。但根據這篇文章,好像天然氣比電池技術對汽車更靠譜,效率更高。
soullessbody 回複 悄悄話 看看環保和大氣變暖達人嗷高爾的說法,對照今天的實際情況,還沒覺得被忽悠了嗎?
朱頭山 回複 悄悄話 回複 '泥川' 的評論 : 海洋吸收了85%的二氧化碳 https://news.climate.columbia.edu/2017/11/13/where-is-all-that-carbon-dioxide-is-going/
Firefox01 回複 悄悄話 用”最”字形容事物,往往帶有主觀性質,張三說的最,和李四說的最,程度可能相差很大,不免讓人聯想到忽悠。因此,對那些用“最”字形容的東西,讀者要保持清醒的頭腦,防止被忽悠。例如:太陽最紅,毛主席最親,等等。
泥川 回複 悄悄話 據美國國家海洋和大氣管理局(NOAA),當二氧化碳因化石燃料燃燒而釋放到大氣中時,大約 50% 留在大氣中,有25% 被陸地植物和樹木吸收,另外25% 被海洋吸收。

不是文中所說大氣中的碳主要由海洋吸收。
ahhhh 回複 悄悄話 抱歉,看到這種民主黨洗腦的文章,不禁要吐槽:
1.100年後的事,比俄烏戰爭要急迫?海平麵每年漲幾毫米 V 被飛來的炮彈炸死,哪個更急迫?
2.人類是木頭嗎?要淹了不會搬家?100年搬不完?還是海平麵會上漲8848米,全部覆蓋地球?
3.把天然氣液化了,還是天然氣啊。還有碳啊。燒完還是二氧化碳啊!物理變化 V 化學變化。
4.誰家天然氣最多?俄國。。。。。。。
博主不要被忽悠了。
壁上觀 回複 悄悄話 人類,比較作死。不肯悠著點的。今日先痛快了,哪怕後半輩子坐輪椅。
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