奥雅纳-能源和运输系统中的液态空气（英译中）

本报告探讨了技术、环境和业务潜力的液态空气作为一个新的撰稿人/审稿人储能中心伯明翰大学ARUP低碳期货合作中心http://www.lowcarbfutures.orgUNIVERSITYDFERRSIKAcknowledgements31支持向低碳未来的过渡。我们的工作跨越伦敦皇家工程学院的支持实现气候变化目标的挑战来源将是任何途径的关键组成部分。过去十年的首要任务是改善虽然是解决方案的一部分；我们还需要确保对能源的需求。我们还需要发展能源增加我们国家能源安全的系统。传统上人们忽视了能源的使用方式，生产。转动产生的瞬时功率由风电场或太阳能电池阵列转化为能量矢量，允许在不同的时间使用该功率整个能源系统的成本。这是潜在的特别是与液态空气有关。政府的“加热”指出了剩余工业热量的潜力被用来发电。他们的报告估计来源在英国。英国工业部门的机会不是lost.Wemustpursuitprogressacrossthetechnology政策和市场框架相匹配。液体并为英国带来绿色增长的好处。社区和私营部门考虑这份报告，必须显著改变fi。图A显示了比例产能可以满足峰值需求的一半以上。这意味着我们需要设计一个电力系统能够管理高水平的可再生能源增加了灯熄灭的风险。减少供大于求时的浪费，帮助满足峰值需求而不诉诸碳涡轮机更有效地运行fi。政府、机构和系统运营商开始认识到能源系统将可预测性盛行的情况之一供给和需求的可变性更大。允许我们将能量从一个地方或时间转移到所有这些都与传统的解决方案并列能源存储提供了用不需要通过终端改变行为-最后提出了创新和政策议程两年。然而，显著的fi挑战仍然存在它可以被认为是一个真正可行的大选择-规模部署。技术必须改进其存储介质有可能占据这个空间。新的向量也可能带来额外的好处fits将可再生能源转化为其他市场。氢气和热水（通过区域供热）来自车辆和工业过程的能量。利用废热的能力尤其是系统的重要和鲜明的特点。尽管他们有相当多的工业遗产，低温液体是一个相对较新的构成完整报告的论文。但这就是将已建立的技术应用于新的使液态空气如此有吸引力的挑战非常适合生产液态空气能源系统的组成部分。气体已被液化和储存为各种（液化天然气尽管液化天然气是可燃的而不是惰性的。把这些部件放在一起美国或中东。汇集领先研究人员的观点和分析师介绍了在哪里和低温系统如何帮助解决能源问题挑战。提出的分析是一个阐述网格规模液态空气存储的部署将需要大规模技术相结合能源部门拥抱创新解决方案。在相信将使液态空气与竞争Specificficsectors,includingprovidingthecoolingin工业过程中发现的废热或废热需要投资。最初这将需要来从公共部门到降低技术风险私营部门可以看到商业的水平机会。政策制定者和监管者也需要—海上风—海上风86420图A:可再生能源发电的增长一国内旅客一国内旅客一商业照明,—商业供暖储能介质和输运能量矢量虽然永远不能保证任何对在相关领域表现出色的英国企业有利低碳期货中心一直很高兴在我们的范围内支持这项工作能源储存计划。与液体空气能源网络我们打算密切参与当务之急必须是加快实施液态空气在英国和国际上的应用。更广泛的研究界也必须落后我们的储能计划将在未来几个月将创造一种“能量”存储天文台“绘制fi领域的创新图表。借鉴我们研究界的专业知识和其他涵盖技术开发的项目，示范活动、市场和政策分析。我们将主办会议和大会以可以允许部署的业务模型成为可行的商业主张。其他国家的能源储存机会我们的制造技术。就是那个差距在电池中“给了日本人机会”给学术界和商界提供机会可以对英国有利的行业。液态空气应该成为这一努力的一部分。储能中心和高级研究员，伯明翰大学伯明翰大学2013,http://www.policyexchange.org.uk/images/publications/本摘要报告应结合全文阅读基于当前电网电力的削减。•液态空气可以通过减少我们的过量的氮气（液态空气的主要成分）•液态空气的产量低于每升四便士•液态空气可以帮助转化大量的废热资源进口终端将削减所需的电力-在运输中，液态空气发动机可以与•液态空气技术基于标准组件•液态空气存储在电网上的经济价值LAEN是一个新创建的论坛，旨在探索和推广使用液态空气作为能源能源生产者和消费者以及政府。它的成员将来自英国和欧洲的能源政策取决于三个可负担性。为了减少排放和保持低碳能源资源不足将能量打包成有用的形式。当务之急低碳形式之间的不匹配消费它。可以说我们最大的挑战之一是把它从一个时间和地点运送到另一个地方。一种能源转化为另一种更有用的形式理想的矢量应该能够传输能量如承诺或要求的那样快。对新载体的需求越来越迫切脱碳带来的。直到最近我们的能量几乎完全来自初级容易储存的燃料，如煤、石油和天然气只要有必要。今天我们正在迅速转变按需提供。这种能量来自作为运输燃料笨拙。它正在扩大断开能源和可调度电源之间的连接排放将意味着电力发挥更大的作用。气候变化委员会的分析，实现国家的总体气候目标。这是因为电力部门的排放量几乎占适合用于运输。这两个挑战都可能作为液态空气。什么是液态空气？空气可以通过将其冷却到周围而变成液体绝缘容器。当热量重新引入液体时主要潜在的应用是电力存储，余热的运输和回收。使液态空气沸腾所需的所有热量。然而，低沸点也意味着膨胀过程可以通过添加低品位来促进提高了能量回报。有无数整个低品位余热的来源从发电站到工厂再到车辆的经济性工业气体行业一直在生产液态空气的成分-超过一个世纪。低温气体具有广泛的应用包括炼钢、食品加工、医药和超导技术。热-液氮和液态空气的物理性质该行业有大量的气态氮，氮气是氧气的四倍每天排放的废气氮过去的一个世纪没有商业成功。然而，技术进步和市场演变本世纪初似乎使它成为实际和经济的可能性值得考虑再一次。新兴的液态空气技术包括:从内燃机中回收废热•一种新颖的分体式内燃机发动机设计使用更便宜的离线产生液态空气的植物-然后通过涡轮机将其扩展以传递液态空气技术也可用于回收来自工业来源和混合动力的废热甚至氢燃料电池。对电网的需求将变得更多关于电网平衡的争论通常是可能会发挥重要作用。天然气厂可能是一个可靠的也会存在问题:风输出的时期（已关闭但仍付款。这已经通过防止电网变得越来越有价值化石发电厂在满负荷时更有效地运行fi而不是“上升和下降”来补偿可变风输出。majorrole.Inparticular-aswe•提供网络运营商和其他市场参与者具有成本效益和可扩展的手段允许传输和分配的升级•提供战略电力存储水平：上升和下降以补偿变量通常考虑人员和货物的运输作为更广泛的能源辩论中的一个独特类别。负责所有能源消耗的三分之一以上部署的能量矢量。施加额外的减少温室气体排放的要求增加了满足所有这些要求的difficulty远远慢于政策制定者的预期或要求。能源。这反过来意味着他们必须携带defi是运输所针对的一系列因素必须判断能源矢量和技术：能量密度;功率密度;加油率;和加油基础设施。相对重要性我们的详细分析显示液态空气可以提供一个有吸引力的低碳能源载体几种车辆类型和功能：如果产生液态空气或氮气密度与电池电动技术相当；（主发动机）用于小型汽车和货车短程城市使用,踏板车,短程Dearman发动机也可以用作“热量”混合动力与内燃结合发动机或氢燃料电池（见下一节消费和排放。这种方法将为乘客或货物提供“免费”冷却。恢复也可以实现使用里卡多对这种方法进行了详细的建模通过技术战略委员会资助现代柴油发动机的40％。氮气可以从一个中等大小的船上坦克或一个由发动机驱动并增压的车载liquidfi通过再生制动。这种方法将是适用于重型卡车和集装箱船，车辆已经使用液氮作为热量复杂性和二氧化碳排放氮气蒸发过程。我们计算出氮气或液态空气提供两个额外的轴乘客制冷或空调渡轮、游轮、货运列车和公共汽车在炎热的气候中最大的好处是fits。液态空气本质上能够转化输出显著fi。可能产生的废热来源被液态空气技术利用包括传统和新型内燃机（请参阅上一节发电，工业利用废热作为热were就是发电。我们的分析表明对过程工厂运营商有吸引力的主张可再生发电能力不断提高的地区价格已经可以在高位转为负值可再生间歇性预计将增加未来几十年的价格波动。由一些预测这些国家的高峰与非高峰比率二十年。或类似的。这可以改善这种布置的其他优点包括：混合FC-液体空气发动机可能允许更大的EFfi函数和组件寿命（按负载）•制造商一直在努力减少热管理可能会越来越提供最直接的好处fit和最大的机会氮气是氧气的四倍商业上。SpiritusConsulting估计英国的生产能力至少达到生产者采取各种措施来气体目前对大气无害。空气和氮气的热物理性质能量矢量。在液态空气的早期阶段估计每日氮盈余用于此每天行驶一百万公里。直接生产液态空气会更简单液化可以用更少的设备实现价格。有可能通过以下方式降低这些成本几乎一半是通过共同居住等措施加油站可以消除这一成本。这些成本转化为具有竞争力的每公里成本发动机汽车比英国平均燃料的汽油车8642我们得出结论，液态空气的可能成本意味着它是液态空气或氮气经济的出现，运输和小规模电力中的能量矢量液态空气与其他空气相比的优势液态氧和氮已经分配全国各地的每一天。一些重要的fi不能的仓库和配送中心长途液态空气应用的用户。每个英里以显示其潜在的交货集水区。它•Therealreadyexistsawell-establisheddistribution•液氮和液氮的剩余生产能力现有的分销网络超过马瑟韦尔（仅限液体产品）城市地区（围绕英国主要城市）液化天然气进口码头液化天然气储存场地现有工业气体生产场地超市配送中心)Hauliers卡车仓库（包括NorbertDentressangle）（气体和液体产品）曼彻斯特（气体和液体产品）谢菲尔德（气体和液体产品）（气体和液体产品）a龙率（仅限液体产品）（气体和液体产品）存储（气体和液体产品）如果液态空气作为能量矢量受益于fits将运行的设备的特性通常可以基本上从现有的从成熟的供应链中提取的组件许多其他低碳技术-如电动汽车-液态空气技术需要可忽略的稀土金属和其他稀缺资源。工业气体和发电行业。关键交换器、膨胀涡轮机和发电机是所有这些都可以从全球供应链中大规模获得。AsourcedfromUKsuppliers.Aroundtablediscussion被添加到国产部件中，为什么国际供应链不应该提供这些水平的能力不会造成瓶颈。（活塞）在接近环境下运行的发动机汽车发动机面临许多不熟悉的挑战制造商。最不熟悉的部分系统可能是暴露于低温的部分workingfluid-液态空气或氮气。然而，用于工业气体和液化天然气行业有各种各样的材料适合使用是丰富且成本相对较低的。这对比有利地与一些所需的材料作为氢燃料电池和锂中的铂和发动机将有类似的资本成本和新的汽车创新和增长Whenwarmen.However,theseh理解和服从既定的安全管理协议。一些危害是常见的在网格和运输方面基本相同applications.Themostlikelyproblemsrelatedt使用液态空气或氮气作为能量矢量是：•冷烧伤或冻伤（液态空气和液体•材料结构和完整性（两者）•压力积聚（两者）•富氧（主要是液态空气）使用材料容易解决的危害绝缘系统。储存或储存中的压力积聚油箱也很容易解决压力释放和丰富值得进一步讨论。低温液体可以储存大量低温液体会随着时间的推移而沸腾热量逐渐渗透到绝缘中。压力通过溢流阀。沸腾通常发生在体积比表面积有利于保冷。或车辆被安置在一个封闭的空间排出的氮气将取代原来的空气并使大气无法呼吸。任何人进入这样的空间会有窒息的危险。强制实施适当的被动通风标准monitoringorboth.Healthandsafetyproc环境所需的通风量氧气监测设备通常用于工业气体生产场所。相同温度下的蒸气分压可能会看到混合中氧气的比例上升如果它接触到碳氢化合物或其他富氧的风险显然与经常循环的存储会存储液态空气将液态空气保持更长的时间在液态空气的情况下的安全原因根据液氧处理程序。与使用液态空气和空气相关的危害液氮作为运输燃料可以管理•工业气体行业运输数千•液化天然气和液化石油气越来越多地用作卡车燃料，输送液态空气的危害是预计将比这些或•液态空气在运输中的早期应用是可能的运营商;•成员使用液态空气或液氮液体没有无法克服的安全原因运输应用。液态空气减少二氧化碳的能力排放量在很大程度上取决于碳强度运输将减少二氧化碳排放即使基于当前网格平均碳强度；其他国家将开始减排网格的碳强度预计将下降发电站关闭和更多的风力发电继续增加。这将减少电网排放对非峰值或夜间碳强度的影响，必要的力量。成本和低碳隔夜电力意味着液态空气技术的排放量将下降得更快而不是按电网平均水平收费。它在通宵液态空气上运行的公共汽车将开始液体空气储能可以帮助降低平均水平•捕获多余的风或其他较低的碳“约束”（浪费）并用它来取代化石遵循“角色-将产出提高或降低到这两个因素有降低平均值的作用液态空气存储可以减少一些这种限制减排在很大程度上取决于持续时间2持续时间超过三小时。在六小时的存储2250非风/核■Average■低需求夜间排放强度下降快于电网低需求时期的排放因子可能是2/kWh对于平均的系统减少运输中的排放温室气体排放是化石的燃烧车辆本身的燃料。生命周期研究来自制造业的“嵌入式”排放和处置车辆。在商用车辆中，未来的车辆由液态空气发动机提供动力，如用于制造电力的碳强度“燃料”和动力总成的效率。这使得这三种技术的生命周期排放对脱碳速度敏感需要制造电池和燃料电池。然而，所有替代动力总成的车轮排放排放量低于目前的电动汽车和Dearman发动机等低温发动机可以2当前网格平均碳强度的基础。辅助迪尔曼发动机提供两个轴功率2制冷机组。在预计过夜的基础上三个不同的方面：地缘政治安全:避免过度依赖•价格安全:避免不必要的价格飙升•物理安全:避免非自愿的身体液态空气可以帮助提高能源安全•通过储存多余的非高峰天然气来减少天然气进口将低碳电力转化为交通工具能量矢量/燃料；•提高物理能源安全通过减轻间歇性的电网断电;•提供战略电力存储-单一用于储存的低温储罐的类型液化天然气可以储存足够的能量作为液态空气投资于fi柔性发电和网格加固，减少风的浪费。碳研究这份报告的开头是观察到英国人能源安全和可负担性。我们有证明液态空气可以提供巨大的在所有三个标题下的beefits-非常不同整个新行业对英国的经济潜力在没有适当政策支持的情况下实现。政府对低碳的支持另一方面-所有这些都会增加压力相同水平的支持是不可用的能源这些问题。网格存储可以帮助平衡剩余风力发电和平滑峰值再次支付高排放柴油或开式循环气体未能估价的最终后果存储可以带来的系统fi灵活性已经风能和太阳能的扩张与威胁电网的完整性。恰逢全球天然气供应紧缩可以吸收多余的可再生能源和仓库取代高碳发电的能力很强。这些技术可能是制造其余产品的关键他们可以站在自己的两只脚-和一个水平政府提出的能力机制看起来可能压倒性地支持新的天然气fi红色plant.Thereforethereisastrongcaseforsupport通过定制机制存储或用作低碳运输燃料。储存技术也需要修订或废除2排放假设能源千瓦时*(公司制造和处置*所需的轴能量(19,500kWh)x效率**在环境=最低碳排放量PricePhysical增加自动生成对其他低碳电网的同等支持通过特定的fi有针对性的技术2.支持机制应奖励存储工厂根据其能力吸收和释放能量、fi灵活性、速度响应、额定功率、储能容量和位置。3.传输和分配许可证应这些服务的支付。4.征收电力网络费用存储设备在充电和充电时与其他可再生和低碳整合发电解决方案-包括生物质，来自废物和废热的能量-没有损害他们的补贴。修改为包括发电装置利用不可再生资源的废热，如商业和工业过程热，大型商业示威者在哪里：在运输中实现脱碳将更加困难重型部门的需求。卡车占将仅来自公路货运。因为电池需要提高他们的效率和减少排放。通过以下方式实现主要的燃料和排放节约各种方法-特别是在重型车辆中报告)。这些方法是对液态空气等技术仍然存在对真正的破坏者和通常发展的小公司的需求them.Inthiscontext,thefollowingchangesto应考虑运输技术政策:对这些问题的广泛理解2.新技术应得到评估人员可以快速验证不熟悉的“清关”应该是资助的，也许是由3.应进行严格的审查定期对现有的长期愿景破坏者。在液态空气或它作为主要或补充“燃料”的作用与电网缓冲和基础设施赠款应演变为接受所描述的车辆燃料系统可能涉及工业气体行业和散装液化天然气供应在一个单一的概念。这个机会可能5.应该制定一个特殊的fic程序来支持fi现场试验和部署替代或减少柴油使用的技术对电池和氢燃料同样开放“氮经济”。政府支持创新低的理由碳技术被广泛接受。在其能源能源署认为，政府“必须发挥作用”支持研究、开发、安全、可持续和负担得起的能源系统；政府支持的手段也很好支持研发、示范和早期部署；重要的是要强调连续性的必要性碳技术创新有待实现。如果市场没有跟进早期赠款那么获得的技术很可能是技术开发和制造可能市场支持机制包括可再生能源最近的可再生热激励。电动汽车是政府对低碳的支持和热泵在另一个-所有这些都将把容量增长-相同级别的支持不是可以帮助解决这些问题。网格存储可以帮助平衡间歇性风力发电和峰值可再生能源和促进需求侧技术使用;然后我们再次支付高排放柴油或没有明确的值归因于firming的输出提供储备的成本。存储的价值是未能估价的最终后果存储可以带来的系统fi灵活性已经风能和太阳能的扩张与威胁电网的完整性。电力德国的价格经常走负高可再生发电量和低发电量的时期fi红色发电站的营业时间为例如波兰和捷克共和国正在安装应对不受控制的跨境设备powerflowows.Theproblemin储能技术的发展。我们将吸收多余的可再生能源和仓库技术可能是制造其余产品的关键他们可以站在自己的两只脚-和一个水平政策制定者面临的最大挑战从供应驱动的角度转移到一个政策应为储能提供支持。在网格、运输和余热领域的想法。减排、能源安全和主要fi财务savings.However,thecurrentstructureoftheUK电力市场不支持新投资因为迪诺维格是几十年前在输配电公司拥有和支出。网格存储概念的好处fi没有对能源政策进行实质性改革和赠款资金重新平衡发展的风险和回报示范世界一流的技术。英国政府在研究、开发和但此后急剧上升到有史以来的最高水平这些来源为能源提供了赠款资金政府对能源研发的直接支出需要储能项目来证明减少约束风的数量和更多小规模飞行员很难表现出来。政府接受资助大型演示的需要大规模储能可能是使用适当的储能项目按比例进行。需要市场机制来帮助他们竞争并降低成本。能源法案目前在议会提出建议之前核电站在未来十年关闭和风能产能继续上升。“产能”通常是包括需求方的过渡性安排未能认识到存储的真正作用和价值，2015年左右的产能利润率。政府将决定该计划是否应该■能源效率■氢和燃料电池■能源效率■氢和燃料电池■可再生能源■核聚变■其他交叉技术■其他交叉技术/研究5可再生能源氢和燃料电池其他电力和储存设施2006/72008/96因为它旨在创造新的容量-不会奖励吸收和储存能量的能力，气体备用容量增加了温室气体预测可以用一些fi证据来处理3.任何大规模部署天然气都可能是与英国的法定排放量不符客户为昂贵的搁浅资产提供资金。帝国理工学院的研究人员表明意味着技术、制造业和就业将迷失在海外。启动全球电力存储市场通过定制机制支持存储提出了一种基于非化石的机制早期可再生能源的发展政府将决定每年有多少新的供应商将获得他们出价的价格-而不是结算价格-合约多头存续期内不需要支付整个存储成本来自其他来源和所需的收入根据响应时间等特征服务是支持的。这个一般的优势能力将得到建设。从存储中提供最高价值的方案存储概念被阻止部署它们。存储设备还必须支付电网接入费用在吸收动力和发电的同时，反映他们在电网中的作用。在运输中实现脱碳将更加困难燃料和方便的加油。最近的进展主流思维。这里的风险是政策变得专注于一种公认的观点-一种方法它可以在短时间内具有专注的优势机会。利用现有的技术方法减少运输排放的技术方法生物燃料最近的工作突出了导致了两个国家的政策目标的缩减英国非常适合颠覆性创新战略委员会的合作研发计划。这个基金孵化了英国的成功和世界-新到达的颠覆者。与更大的合作伙伴关系全面转变为接近零排放不能充分满足重型工人的需求税务部门。卡车占全球柴油的60%如果没有概念证明和一个因为液态空气必须从first原理来解释细胞来自假定的广阔腹地帮助实现主要的燃料和排放节省通过各种方法-特别是在重型“插入”授予家庭。然而，有这是技术不可知论者。天然气作为运输燃料。我们还展示了液态空气如何解决几个研究重点新的汽车创新和增长团队（NAIGT）worldenergyoutlook.org/publications/weo-2012/#d.en.26099共同研究议程摘