C2I 2020
类别:能源与环境/工程师大奖赛
赢家:ERM Dolphyn
合作伙伴:嗯与海洋设计工程(ODE)，Tractebel Engie，Principle Power Inc (PPI)，NEL，斗山
丰富、多功能、能源密集和清洁的使用点，氢被视为我们未来能源结构中越来越重要的组成部分，是我们的供暖和运输系统脱碳的关键。
问题是，目前使用的大部分氢气来自化石燃料，国际能源署(IEA)称，这一过程每年排放约8.3亿吨二氧化碳。
显然，如果氢气要真正发挥其环保潜力，更清洁的生产方法将是至关重要的，而今年能源和环境类别的获奖者ERM Dolphyn(深水近海本地氢气生产)提供了一个鼓舞人心和高度创新的例子，说明如何实现这一目标。
由环境咨询公司ERM领导的这个项目——将是世界上第一个——正在研究通过电解液直接与海上漂浮的风力涡轮机耦合生产绿色氢气。
ERM项目负责人、合作伙伴Kevin Kinsella解释说，该团队最初的目标是在2024年之前在阿伯丁海岸约15公里的区域建成并运行一个2兆瓦的概念验证装置。
随后将有一个全规模的10MW预商用机组，可能在2026年连接到阿伯丁的低压天然气分配网络，最终目标是在2030年代早期在北海部署一个4GW的浮动10MW风力涡轮机阵列。
该设计目前处于FEED(前端工程设计)阶段，由一个大型浮式风力涡轮机(10MW)和一个集成的水处理单元和PEM电解槽组成，用于局部制氢。它包含了自己的备用电源单元，由储存在设施中的氢气提供，因此是完全自主的，不需要与岸上的电力连接。
初始机组产生的氢气将通过直径3英寸的柔性管道输出到海岸，但对于更大的装置，每个涡轮机产生的绿色氢气将通过单个柔性立管在有压力的情况下输出。这将连接到一个海底管汇，与来自现场其他单个涡轮机的管线相连，氢气将通过单一的干线输出到岸上。
虽然世界上有许多项目在探索利用海上风能生产氢气，但大多数项目都专注于利用风力发电产生的电力来驱动岸上的电解槽。ERM Dolphyn的关键创新之一是，它将电解和风力涡轮机耦合在海洋环境中，并利用海水，通过船载脱盐，大规模生产绿色氢气。
Kinsella解释了以这种方式将电解与涡轮机直接耦合的决定，他说，研究团队最初探索了许多选项，比如在将氢气输送回岸上之前，将电力带回带有电解器的集中平台，或者在岸上进行电解，但最终选择了直接耦合，因为它避免了昂贵的电缆、开关设备和电网连接的需要。他说:“这是一种远距离传输的更便宜的方式，而且不会像用电力传输那样损失能量。”
将该系统从电网连接的限制中解放出来，也使其更容易在风力资源更丰富的海上建设，而且有可能在不影响航运路线或引发环境问题的情况下建造大规模设施。
虽然ERM正在开发和领导这一概念，但合作一直是其成功的关键。能源公司Tracetebel Engie和Principle Power (PPI)负责风力涡轮机的浮动子结构设计，而ODE负责Dolphyn的上层建筑，包括脱盐和备用电源单元。同时，电解液专家NEL和工程巨头斗山负责电解液的设计，并将其集成到整个系统中，确保其能够承受海上条件。
Kinsella说:“到目前为止，该项目最令人满意的方面之一是各方都希望Dolphyn取得成功。”“参与该项目的每个人都很兴奋，并意识到该技术的巨大潜力，即利用北海和英国其他深水地区的优秀海上风能资源，大规模生产绿色氢气。这导致了一个高度积极的团队，具有强大的‘团队’心态，开放地讨论和解决广泛的技术和操作问题，以提高技术的设计和商业性能。”
Kinsella说，一个4GW的Dolphyn阵列可以产生足够的氢气为150万家庭供暖，为英国能源格局的转变铺平道路。他说:“到本世纪末，完全没有理由说整个英国的热量不能由北海近海风力产生的绿色氢气提供。”
这是一个诱人的愿景，也是英国完全可以实现的，这得益于英国的地理位置，以及海上油气行业丰富的专业知识和基础设施。“我们在欧洲处于最好的位置，拥有迄今为止最好的风能资源。我们拥有领先的海上油气行业和海上风电行业，由欧洲最好的供应链支持，以及所有的技术资源和交付技术诀窍。随着2050年‘净零排放’写入英国法律，这对油气行业来说是一个极好的机会，可以利用同样的技能和资源，从化石燃料顺利过渡到绿色能源，同时成为欧洲绿色能源的净出口国。”
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