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你曾否想過(guò)，對(duì)污水處理行業(yè)來(lái)說(shuō)，俄烏戰(zhàn)爭(zhēng)可能是一個(gè)升級(jí)轉(zhuǎn)型的機(jī)遇？最近瑞士一座污水處理廠的舉動(dòng)引起了能源行業(yè)的關(guān)注。
烏克蘭戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)之后，面對(duì)長(zhǎng)期依賴國(guó)外天然氣的局面，瑞士國(guó)內(nèi)對(duì)于能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的討論變得更加火熱。今年4月，蘇黎世州的一家市政公司，聲稱自己成為瑞士國(guó)內(nèi)首家二氧化碳零排放的Power-to-Gas工廠。
什么是Power-to-Gas？
什么是Power-to-Gas?
這個(gè)問(wèn)題要從什么是Power-to-X說(shuō)起。
Power-to-X這個(gè)理念在過(guò)去幾年是歐洲能源行業(yè)的熱點(diǎn)之一，它指的是將多余的電能轉(zhuǎn)化為可長(zhǎng)期儲(chǔ)存的氫或甲烷等化學(xué)能源的技術(shù)。
其中這個(gè)X的含義非常豐富，它可以表示不同的能源形式，例如固體、液體或氣體。
瑞士這個(gè)項(xiàng)目，則是一個(gè)電轉(zhuǎn)氣的工業(yè)案例(Power-to-Gas)。更特別的是，這個(gè)項(xiàng)目的原料來(lái)自附近的垃圾焚燒廠和污水處理廠。
工藝原理
這個(gè)Power-to-Gas的項(xiàng)目地址位于蘇黎世州Dietikon區(qū)的一個(gè)垃圾焚燒發(fā)電廠內(nèi)，而垃圾焚燒廠旁邊還有當(dāng)?shù)氐囊粋€(gè)城市污水處理廠。
生物合成甲烷原理圖 | 圖源：powertogas.ch
瑞士的一盤(pán)大棋
2011年3月，在日本福島核電站泄露事故后，瑞士聯(lián)邦委員會(huì)做出響應(yīng)，對(duì)本國(guó)的能源架構(gòu)進(jìn)行重新規(guī)劃，同年11月其議會(huì)通過(guò)了瑞士逐步棄用核能的決定。2013年聯(lián)邦委員會(huì)提交了一份名為“能源戰(zhàn)略2050”的草案。2017年5月經(jīng)過(guò)公投，這份戰(zhàn)略草案得到通過(guò)。2018年后，瑞士進(jìn)入了能源“新時(shí)代”，其中一個(gè)重要舉措就是大力發(fā)展可再生能源，鼓勵(lì)可再生能源入網(wǎng)。
這個(gè)能源新政其實(shí)也收到一些反對(duì)的聲音，其中一點(diǎn)非常有趣，就是有不少人認(rèn)為瑞士的旅游業(yè)是該國(guó)的重要經(jīng)濟(jì)來(lái)源之一，風(fēng)能和太陽(yáng)能設(shè)備會(huì)損害瑞士的自然風(fēng)光，這不利于旅游產(chǎn)業(yè)。
此外，太陽(yáng)能、風(fēng)能本身還有其他缺點(diǎn)，會(huì)受到季節(jié)和晝夜變化的影響，而且不能儲(chǔ)存。例如在歐洲，夏季電力需求低于冬季，但太陽(yáng)能系統(tǒng)在溫暖季節(jié)生產(chǎn)的電力顯著多于冬季。這意味著，如果瑞士真的要在未來(lái)幾年大規(guī)模布局光伏發(fā)電，夏季的時(shí)候?qū)⒂写罅渴Ｓ嚯娏?，甚至?xí)闺娋W(wǎng)超載，而來(lái)自垃圾焚燒發(fā)電廠的電力也失去了價(jià)值。他們需要想辦法解決這種不平衡，因此，需要可以靈活使用的能源和存儲(chǔ)，大至國(guó)家能源，小至具體的發(fā)電廠，都要為未來(lái)多出來(lái)的電想出路。
他們有人因此提出：將這些可再生電能轉(zhuǎn)化成天然氣，是不是值得嘗試的方法呢？畢竟天然氣方便儲(chǔ)存和運(yùn)輸，可以將夏季收集的能量留到冬季使用。這個(gè)電轉(zhuǎn)氣的項(xiàng)目，正是在這樣的背景下誕生的。
環(huán)保設(shè)施的潛力
這個(gè)項(xiàng)目的甲方是一家叫Limeco的公司。它成立于1959年，它負(fù)責(zé)Dietikon和周邊幾個(gè)小市鎮(zhèn)的污水處理和垃圾焚燒的業(yè)務(wù)。這樣反過(guò)來(lái)給這個(gè)項(xiàng)目提供了天時(shí)地利人和的便利，因?yàn)槔l(fā)電廠和污水廠都?xì)w它運(yùn)營(yíng)，兩個(gè)廠區(qū)相連接，又恰好能提供核心原材料，簡(jiǎn)直就是理想的示范項(xiàng)目地點(diǎn)。
瑞士聯(lián)邦能源辦公室的主任Beno?t Revaz在項(xiàng)目揭幕儀式時(shí)表示：“這個(gè)項(xiàng)目意味著瑞士在減少對(duì)進(jìn)口天然氣的依賴上邁出了關(guān)鍵一步。這個(gè)電轉(zhuǎn)氣工廠展現(xiàn)了瑞士自身生產(chǎn)可再生氣體能源的可能性。”
蘇黎世州議員Martin Neukom則認(rèn)為新落成的處理系統(tǒng)顯現(xiàn)了蘇黎世州的決心：“我們想在2040年前實(shí)現(xiàn)氣候中和的目標(biāo)。Limeco和它的合作伙伴也給大家證明這個(gè)目標(biāo)是可以實(shí)現(xiàn)的?！?/span>
據(jù)說(shuō)，早在6年前，瑞士能源公司Swisspower首先提出建造電轉(zhuǎn)氣工廠。Swisspower是22個(gè)公共事業(yè)局的聯(lián)盟，其中包括了Limeco。瑞士的國(guó)家研究所Paul Scherrer Institute的能源研究員Christian Bauer表示，在Dietikon投運(yùn)的這套設(shè)備是目前應(yīng)對(duì)剩余電力的唯一選擇。他還說(shuō)：“由于現(xiàn)在太陽(yáng)能發(fā)電的剩余量還不多，所以還不是電轉(zhuǎn)氣技術(shù)大展身手的時(shí)候，但從更長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)說(shuō)，從2035年開(kāi)始，如果瑞士大規(guī)模發(fā)展光伏發(fā)電，電轉(zhuǎn)氣的潛力是巨大的。
哪些地方適合安裝電轉(zhuǎn)氣系統(tǒng)呢？
理論上說(shuō)，有二氧化碳的地方都是理想的選址，例如水泥廠、垃圾發(fā)電廠或者污水處理廠等。因?yàn)楫a(chǎn)氫的電解器的安裝相對(duì)方便，而甲烷的合成也不一定需要生物反應(yīng)器。盡管如此，在瑞士專家看來(lái)，污水處理廠是最合適的選址，因?yàn)槿鹗亢芏辔鬯畯S都有厭氧消化器。這個(gè)項(xiàng)目的技術(shù)供應(yīng)商Viessmann預(yù)計(jì)，如果瑞士100多座污水廠都安裝這套系統(tǒng)，其產(chǎn)能可以滿足25萬(wàn)人的能耗需求。
市場(chǎng)準(zhǔn)備好了嗎？
Swisspower的能源專家Thomas Peyer對(duì)電轉(zhuǎn)氣的前景比較謹(jǐn)慎。他表示這項(xiàng)技術(shù)尚未能大規(guī)模推向市場(chǎng)，因?yàn)樯a(chǎn)氫和甲烷的成本依然很高，從俄羅斯購(gòu)買(mǎi)的天然氣還是更便宜的選擇。但鑒于目前歐盟和俄羅斯的緊張關(guān)系，Limeco連同另外八個(gè)瑞士能源供應(yīng)商，都覺(jué)得有必要對(duì)電轉(zhuǎn)氣技術(shù)進(jìn)行投資。在這個(gè)項(xiàng)目上，他們一共籌集了1400萬(wàn)瑞士法郎。Limeco會(huì)向其合作伙伴分享這個(gè)示范項(xiàng)目的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，并為聯(lián)邦政府制定法律框架提供信息建議，以便在未來(lái)幾年內(nèi)建造更多的電轉(zhuǎn)氣工廠。
