LNG的未来伴随着低碳燃料的崛起

作者来源:斯蒂芬·b·哈里森和玛丽亚·詹姆斯，sbh4咨询公司

作为一种能源大宗商品和化石燃料，液化天然气作为石油产品和煤炭的替代品正受到越来越多的关注。LNG交易广泛，因为它有25兆焦/升的高能量密度，可以通过火车、公路油轮或船舶进行有效运输。这使得长距离输送无需昂贵的天然气管道基础设施。

天然气发电几乎排放一半的二氧化碳(CO₂)，污染更少。另一方面，由于液化天然气不是碳中性的，排放大量的温室气体，它在多大程度上可以作为煤炭或原油与替代燃料之间的“桥梁燃料”，这是有争议的。

许多行业预测都预测液化天然气的生产和消费将会增长。随着项目客户越来越多地要求他们的液化天然气运输是“绿色”的，对绿色能源的推动也影响着液化天然气开发商和运营商的不同思维。

许多可再生能源载体正在开发，这将对液化天然气进行测试。

Bio-LNG
Bio-LNG是一种可再生燃料，由生物甲烷液化而成，可与LNG混合使用，也可作为独立燃料使用。它可以用农业和森林废物制造，并且与液化天然气兼容，因为它的化学性质相当于化石液化天然气。因此，它可以用于相同的引擎、存储系统和加油基础设施。Bio-LNG的生产和销售是提供碳中性能源作为传统LNG替代品的明确途径。

低碳甲醇
甲醇可以取代传统汽油，是一种很好的混合原料。它在柴油发动机上也能很好地工作。甲醇是可生物降解的，比石油衍生的液体燃料产生更低的SOx、NOx和颗粒物排放。

低碳甲醇可以从通过电解捕获的CO形成的合成气中生产₂以及由可再生电力驱动的固体氧化物电解槽(SOE)中的废热蒸汽。另外，液化天然气的蒸汽甲烷重整可用于生成“蓝色”合成气，可用于低碳甲醇合成。与液化天然气或生物液化天然气不同，甲醇是有毒的，除了易燃液化天然气和生物液化天然气所需的预防措施外，还需要额外的安全措施。

液氨
使用适当的技术，可以用最少的CO产生氨₂排放。可再生能源可以供给电解槽产生氢气，并在低温空分装置(ASU)中从空气中分离氮气。此外，采用ccs技术的汽车热转换器可以从液化天然气中生产蓝色氢。来自ASU的氧气被送到重整炉，而来自ASU的氮气与氢气反应生成氨。

此外，世界各地已经存在大规模的氨基础设施。这是围绕使用氨来生产尿素肥料而建立起来的。每年生产约1.8亿吨氨，120个港口有氨码头。

氨作为一种能量载体，利用现有的基础设施，实现了低成本的能源转换。相反，氨是有毒的，液态氨的体积能量密度只有LNG的一半左右。

压缩氢气
氢作为一种低碳燃料很有吸引力，因为它可以用可再生电力电解生产，也可以用CCS改造天然气。

由于氢在标准温度和压力条件下的体积能量密度较低，通常采用压缩来有效地存储和分配氢。燃料电池汽车储存的氢气为700巴。氢气在此压力下的能量密度为4.5 MJ/L。对于重型卡车、公共汽车和火车，车载氢气储存通常在350巴的较低压力下处理。

澳大利亚全球能源投资公司(Global Energy Ventures)凭借其在压缩天然气运输方面的专业知识，确认了压缩氢运输的发展，将压缩氢分销到海洋。他们打算使用150巴压缩氢气罐车。

液氢
液氢是低碳氢运输的替代方式，能量密度为8.5 MJ/L，约为LNG的三分之一，必须保持在-253°C的低温下，比LNG低得多。在-253°C时，氢气可以在大气压下储存，并且仅占其气体体积的1/800。体积减少有利于运输，但液化机械和低温储罐显著增加液氢供应链的整体资本成本。压缩液化氢也需要大量的能量。

液态有机氢载体(LOHC)
芳香族lohc是一种环状碳氢化合物，可以交替水化以携带低碳氢，随后脱水以气体形式释放氢。lohc可以容纳约62 g/L的氢，对应的能量密度为4.68 MJ/L，略低于液氢。

lohc在环境温度和压力下以液体形式存在，因此用于原油或精炼产品的储罐和海洋油轮可以转换为存储和运输lohc。另一方面，脱水是一个放热过程，在使用点从LOHC中释放氢气需要大量的能量。

LNG将如何与替代低碳能源载体相比较?
尽管有许多挑战者的崛起，但LNG可能有一个光明的未来，因为甲烷分子脱碳可以在源头或目的地进行。液化天然气可以运送到使用它的国家，低碳氢气可以在现场生产。如果CCS在所需的地质条件下是可行的，那么蓝氢的生产可能是首选。或者，如果CCS不可行，可以选择绿松石氢与固体碳生产。

利用现有的液化天然气生产、储存和运输基础设施将最大限度地降低能源转型的成本，即使替代能源的增长，液化天然气也可能在未来几十年继续使用。