중국: 탄화수소의 수소는 환경친화적인가? 

고객과의 대화나 업계 회의에서 항상 나오는 질문이 있습니다. 모두가 간단한 답을 찾고 있지만 답은 없습니다. 많은 사람들이 즉시 “이게 무슨 녹색이야?”라고 말합니다. 공급원이 가스 또는 석탄인 경우 수소는 무엇입니까? 이게 한발 물러선거야!?. 하지만 우리가 참여하는 프로젝트의 현실은 이러한 레이블보다 훨씬 더 복잡합니다.

이 "파란색"의 다리는 어디에서 왔습니까? 수소

모든 것은 중국이 지금 여기에서 수소를 필요로 한다는 사실에서 시작되었습니다. 운송용, 산업용, 동일한 화학을 위한 것입니다. 재생에너지원(RES)은 빠르게 성장하고 있지만 수요 규모는 엄청납니다. 깨끗한 "친환경" 인프라를 위한 인프라는 아직 H2가 없습니다. 그러나 가스 파이프라인이 있습니다. 석탄 매장지가 있습니다. 그리고 변환 기술은 수십 년 동안 개발되었습니다. 논리는 간단합니다. 우리는 현재 있는 것을 취하고 프로세스를 더 깔끔하게 만들려고 노력합니다. 여기서 강조하는 것이탄소 포집(CCS/CCUS). 이것이 없다면, 탄화수소에서 나오는 저탄소 수소라는 개념 전체가 무너질까요? 그냥 무너집니다.

실제로는 다음과 같습니다. 우리는 증기 기관차처럼 연기가 나는 오래된 증기 메탄 개질기(SMR)에 대해 말하는 것이 아닙니다. 우리는 새롭거나 현대화된 단지에 대해 이야기하고 있습니다.CO2 배출대기로 방출되지는 않지만 포획되도록 설계되었습니다. 하지만 첫 번째 함정은 바로 캡처 효율성입니다. 이론상으로는 90% 이상 잡을 수 있습니다. 실제로 기존 중국 프로젝트에서는 그 수치가 60~75%로 더 낮은 경우가 많습니다. 왜? 경제성, 포집 프로세스 자체의 에너지 비용, 그리고 결정적으로 지질학적 문제(이 CO2를 어디에 펌핑해야 하는지)에 대한 질문입니다.

저는 코크스로 가스로부터 수소를 생산하기 위해 CCS 장치를 공장에 통합하는 것을 평가하던 초기 프로젝트 중 하나를 기억합니다. 모델링의 숫자는 아름다웠지만, 흡착제 재생을 위한 추가 증기 소비부터 압축된 CO2의 물류에 이르기까지 전체 체인의 균형을 계산하기 시작했을 때 "녹색성"이 어떻습니까? 전체 아이디어가 크게 사라졌습니다. 결과는 "파란색"이 아니라 "청회색"이었습니다. 수소. 그러나 더 이상 나아갈 수 없는 바로 그 데이터를 제공하는 것은 바로 그러한 시도, 심지어 불완전한 시도입니다.

기술 주방: 리폼뿐만 아니라

“탄화수소에서 나온 수소”라고 하면 누구나 즉시 메탄을 떠올립니다. 그러나 중국에서는 석탄이 큰 역할을 한다. 석탄의 증기가스화는 역사가 있는 기술로, 현재 수소경제를 위해 활발히 개발되고 있습니다. 문제는 석탄이 순수한 탄소가 아니라는 점이다. 유황, 재, 기타 불순물. 수소를 얻을 수 있지만 합성 가스의 예비 정화와 후속 H2 분리에 얼마나 많은 에너지가 소비됩니까? 그리고 다시 CO2에 대한 질문이 있습니다. 가스화 중에는 가스 개질보다 훨씬 더 많이 형성됩니다.

여기에서는 전체 사이클 엔지니어링에 종사하는 전문 기관의 작업을 관찰하는 것이 흥미 롭습니다. 예를 들어,청두 Yizhi 기술 유한 회사(그들의 웹사이트는https://www.yzkjhx.ru), 이것이 바로 Huaxi Technology가 설립한 디자인 연구소입니다. 그들은 단지 기술을 판매하는 것이 아니라 턴키 프로젝트를 수행합니다. - 프로세스 모델링부터 시운전까지. 그들의 포트폴리오에는 수소 함유 가스 정화 플랜트가 포함되어 있으며 이것이 핵심 단계입니다. 탄소를 포집하더라도 최종 생성물이 CO 불순물이 포함된 수소인 경우 연료 전지를 오염시키므로 전체 요점을 잃게 됩니다.

엔지니어들과의 대화에서 한 가지 눈에 띄는 점은 주요 과제가 공정 자체의 화학적 성질이 아니라 실험실이 아닌 실제 생산 조건에서의 에너지 효율성과 장비 신뢰성이라는 점을 숨기지 않는다는 것입니다. 종종 고객은 "가장 현대적인" 제품을 원하지만, 가스 분리용 고효율 멤브레인이나 내독성 촉매에 대한 추정치를 표시하면 대화는 타협의 차원으로 전환됩니다.

환경 친화성: 전체 주기에 의존

이것이 아마도 가장 중요한 것입니다. 이러한 수소를 환경친화적이라고 할 수 있을까요? 그것은 모두 계산의 경계에 달려 있습니다. 설비에서 수소가 빠져나가는 지점만 취한다면 아마도 그럴 것입니다. 특히 CO2가 묻혀 있는 경우라면 더욱 그렇습니다. 그러나 가스/석탄 생산, 운송, 메탄 손실, CCS 압축기 작동을 위한 에너지, CO2 저장 시설의 누출 위험 등 전체 수명주기(LCA)를 고려하면 상황이 달라집니다.

우리는 Shanxi에서 한 프로젝트에 대한 내부 분석을 받았습니다. 파란색을 비교해 보셨나요? ?녹색?을 수입하여 현지 석탄에서 수소를 생산합니까? 암모니아 형태의 수소. 주유소 사용시 탄소발자국 기준 -파란색? 더 좋았습니다. 그러나 모델에 장기적인 위험(예: 50년 이내에 지층처분장이 부분적으로 저하될 확률)이 추가되었을 때 그 이점은 환상이 되었습니다. 이것은 ?blue?에서 그런 의미는 아닙니다. 수소는 버려야 합니다. 이는 그 역할이 과도기적 기술임을 의미합니다. 지금 여기에서 수소 수요를 창출하고, 급유 네트워크를 구축하고, 물류를 구축하는 데 도움이 됩니다. 동시에 재생에너지원의 발전도 증가해야 합니다.

그건 그렇고, 위험에 대해. 메탄 누출로 인해 소음이 많이 발생합니다. 가스를 추출하고 운반할 때 메탄은 강력한 온실가스입니다. 이러한 누출이 통제되지 않으면 개질기에서 CCS의 전체 기후 이점이 무효화될 수 있습니다. 중국에서는 현재 이에 대한 관심이 점점 더 높아지고 있지만 모니터링 시스템은 아직 모든 곳에서 구현되지 않았습니다. 이것도 같은 "더러운" 것입니까? 아름다운 컨셉에서 종종 놓치기 쉬운 실용적인 디테일.

현장 관찰: 작동하는 것과 작동하지 않는 것

종이에서는 모든 것이 매끄 럽습니다. 실제로는 보고서에 기재되지 않은 내용을 접하게 됩니다. 예를 들어 부식. 아민 용액을 사용하여 CO2 포집으로 작동하는 장치는 금속에 있어서 지옥입니다. 높은 습도, 온도, 화학적으로 활성이 있는 환경. 아민 재생 장치의 열 교환기가 2년 만에 거의 모두 교체되는 설치를 보았습니다. 단순히 장비 공급업체가 강철 등급을 절약했기 때문입니다. 클라이언트는 이 기술이 비환경 친화적이라고 소리쳤지만 문제는 단순한 엔지니어링 실수였습니다.

또 다른 포인트는 원자재입니다. 네트워크의 천연가스 품질은 다양합니다. 배치는 고급 탄화수소 또는 황 함량이 높은 상태로 도착했습니다. 즉, 개질 촉매의 작동 모드가 중단되고 효율성이 떨어지며 배출량이 증가합니다. 또는 석탄: 그 구성은 자동차마다 다릅니다. 시스템은 유연해야 하며 이는 비용이 많이 듭니다. 많은 1세대 프로젝트는 이를 고려하지 않았으며 현재 수익성이 거의 없거나 유휴 상태로 운영되고 있습니다.

그렇기 때문에 이 길을 걸어온 기업의 경험이 귀중한 것입니다. 예제로 돌아가자청두 Yizhi 기술 유한 회사. 설명에 따르면 이 회사는 스타트업이 아니라 화학 기술 회사를 기반으로 설립된 등록 자본금 1억 2천만 위안의 연구소라는 것이 분명합니다. 이러한 플레이어는 대개 이론뿐만 아니라 실제 생산 프로세스에 대한 깊은 지식을 갖추고 있습니다. 그들은 중국 원자재 및 운영의 비이상적 조건에 대한 기술의 신뢰성과 적응성이 핵심이라는 것을 이해합니다.

그럼 우리는 어디로 가는 걸까요?

내부 관점을 요약하면 CCS를 사용하여 탄화수소에서 수소를 절대적으로 환경 친화적이라고 부르는 것은 솔직하지 않습니다. 그러나 그것을 절대악으로 거부하는 것은 에너지 전환을 늦추는 어리석음입니다. 이것은 필요하다중간 단계. 환경 친화성은 흑백이 아니라 규모입니다. 포집 효율성부터 우물의 메탄 누출을 줄이기 위한 조치까지 수백 가지 요인에 따라 달라집니다.

중국이 이에 기대를 걸고 있는 이유는 그것이 이상적이기 때문이 아니라 짧은 시간 안에 산업적 규모로 시행될 수 있기 때문이다. 이를 통해 인프라(파이프라인, 주유소, 저장 시설)의 용량을 늘리고 비용을 절감할 수 있으며, 이를 "녹색" 회사에서 사용할 수 있습니다. 수소.

몇 년이 지난 후 제가 깨달은 점은 마법 기술이 없다는 것입니다. 체인을 최적화하고, 솔루션을 통합하고, 수천 가지의 작은 기술 문제를 처리하는 데는 힘들고 종종 감사할 일이 없는 작업이 있습니다. 우리가 얼마나 "파란색"인지를 결정하는 것은 계산, 현장 테스트, 오류 수정 등의 작업입니다. 아니면? 회색? 최종 제품이 될 것입니다. 라벨은 마케팅 담당자와 정치인을 위한 것입니다.