光液技术细节之五——路在何方

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光液技术细节之五——路在何方

作者:梁云

摘要:(1)太阳能利用方式LY系统有可能改变人类能源获取和使用方式。这个改变的过程是缓慢的,而且目前还不明确该如何进行。

(2)作为一种不成熟的利用方法。如何去学习、研究、实践和实现。

(3)LY系统能否成功。是否有实用价值,能否在能源舞台占据一席之地,甚至成为主要的能源方式?

关键词:太阳能;光液;发展;LY系统。

背景说明

太阳能利用lightyear系统对太阳能利用的理论效率非常的高。成本也低廉。根据相关理论研究。其太阳能理论利用效率高达30~70%。但是,这一个未成熟的技术,这是未发芽的产业种子。如果LY系统,不能在各种能源利用方式的竞争中胜出。只会有胎死腹中的悲惨命运。

LY系统应该如何从这个竞争中胜出呢?用两个词,四个字可以概括:效率、成本。

效率上理论效率很高,看着很美,但又不能想得太美,更怕做起来动作很丑。虽然理论上太阳能转光液(醇类:甲醇、乙醇,醚类:二甲醚、乙醚,酮类:丙酮等等由太阳能提炼出来的液态气态燃料)其理论效率高达70%。但局限于太阳能获取和转换方式的局限。实际做出来的效率可能低到25%以下。再经过卡诺定律的热机发电30%限制,光液用最终利用上的电能可能是8%。但如果这个最终发电效率达不到25%。光液的竞争力仍然弱于光伏。

当光液的度电成本相当于光伏、光热,且LY系统解决了储能问题。LY系统能在经济上胜出。LY系统的成本能否低于光伏、光热呢?目前采用定日镜,塔式熔盐储能的度电成本在1.2元。如果使用800℃炭热储能,天然气煤炭不燃烧,完全转化为CO、H2。也就是说16吨甲烷、12吨碳和36吨水生产了64吨甲醇。通过管道输送到消费终端。这样调整之后,光热发电量并没有减少,只是增加了20%不到的聚光面积。按照每产1度电可以产1kg甲醇计算。原料成本甲烷1~1.2元(LNG4500元/吨),煤炭0.25(煤1000元/吨)。水费可以忽略,成本约2元的甲醇终端售价3元(原料和产出都是零售价格)。如果使用沼气替代甲烷天然气。沼气成本更低,煤炭的使用量上升。但是煤炭、沼气联合使用需要的热能增加十倍,聚光面积增加。成本仍然不容乐观。总之,就目前技术水平。分散、小规模(10KW聚光峰值)光液生产技术仍然没有成本竞争力。

当然,在天气然产区、光照条件非常好。如卡塔尔,可以利用煤炭和天然气、阳光不产生氧气的情况下生产光液(按中国LNG到岸价格2000元/吨,煤电600元/吨,甲醇的原料成本约0.65元/吨)。得到如甲醇、或乙醚高热值光液,便于能源运送。并发得到大量电能。这样的资源特性下。光液技术是有竞争力的。

Lightyear结构的汽车,卡车和高铁、轮船可以利用光液跟柴油、重油的混合燃烧。如甲醇跟航母的重油燃烧。卡车废热重整甲醇和柴油一起燃烧。当前的政策更多是严格要求小汽车,卡车和轮船的清洁燃烧没有考虑,而一吨原油炼出来的重油、柴油是汽油的两倍以上质量。并且重油、柴油燃烧都不充分。卡车、轮船的节能治污空间更大,也更有经济价值。

下面,回归生物质、阳光生产光液、肥料、电力的实现讨论。

光液技术细节之五--路在何方

图 1 LY系统图示

LY系统的实现

使用化石能源作为原来生产光液只是初期技术未成熟的的权宜之计。LY系统的最佳原料是生物质。但生物质变成沼气,沼渣碳。或者生物质气化的种种利用方式在目前看来都不具备经济竞争力。为什么作者认为生物质和太阳能的结合才是最佳的呢?

首先,化石能源终会枯竭。再次化石能源分布不均。第三化石能源会导致温室效应。第四如果不承认第三点就必须承认这一点,化石能源不如生物质成本低。第五生物质沼气的碳氢比更适合于生产光液。第六生物质生产光液太阳能利用效率更好,第七生物质可以产生肥料,第八,欲加之奖何患无辞。

可是当前太阳能聚光达到很高的温度才能使得生物质、或化石能源有可能转变为光液。这是影响整个LY系统的首要制约因素。下面从多个方面去讨论如何避免这制约因素

1.1 物、时间、地点、起因、发展、高潮、结果 

什么人才能实现LY系统呢?美国人被特朗普特不靠谱的老人家带坏了,日本人老龄化已无雄心,西欧阿拉伯都是资源家底丰厚花钱不眨眼的土豪世家,不会在意花钱。印度和非洲兄弟需要发展其他更重要的事情,拉美东南亚等国家忙着娱乐踢球等等。天降大任于中国人。这个事情只能是中国人来完成。看看光伏,风电,新能源汽车,中国已经如火如荼,风生水起。

什么样的物承载了LY系统的实现?生物质,化石能源变成光液的的最佳承载物是光热发电站,加油充电站,车。小规模(峰值聚光数百千瓦以内)的光液生产系统不具备经济性。但加油充电站可以改变这个现状。交通的能源价值较高,可以在经济上弥补光液的高成本。

Lightyear结构的交通工具在使用光液作为燃料,加入太阳能的储热情况下,太阳能的净发电效率有望达到30%。远超过光伏净发电效率15%。

时间,从什么时候开始呢?LY系统的理念不被人接受,作者将该系统的一些部分内容投稿到专业学术期刊,目前为止除了付费刊出外,无一例外都被拒稿。拒稿理由较多的是不属于本刊主流报道内容,没有创新,观点不清晰,图片不清楚。有些认真审稿人认为文章论证不足,需要作出实践有真实可靠的数据才能说明这样的方法可行。更有些人痛斥为伪科学、骗术。所以说目前,LY系统目前还没有开始,还在需求让人接受观点的阶段。

地点当然是在地球上,起因是人类为了追求更好的能源、环境及经济价值。

发展是一个持续数十年的过程:最初的发展是lightyear结构卡车,农机的广泛应用。因小汽车的增程器功率较小,发电效率较低(22%~28%低于内燃发动机效率)。而卡车的增程器是100KWe,是四缸发动机柴油高效(50%)汽油高效(40%)区间。利用当前成熟技术组合。数百千瓦发动机+数百度电电池组构成的lightyear结构卡车有望最新破题,成为无人驾驶货车。

小汽车也同时发展,而模式不一样。200公里续航,电池组约20~30度,15分钟快充80%(充电功率60~120KW)。这样的电动车已经能满足绝大部分时间的用车需求。而20KWe增程系统可以解决超长续航如1000公里以上的续航。当电池电量耗尽时,需要同时加油充电。这样很完美解决了汽车的续航问题。而低电量的电池组。提高了汽车安全性能。即便电池电量完全短路。20度电也不能把电池组加热到可燃点。

如果lightyear汽车发展起来了,并加入了光液和太阳能储热的利用系统。光液的市场就此打开。光液的发展也就走上正轨。

高潮是光液技术具备经济竞争力后,大力发展普及。结果是光液技术占据能源使用份额的10%以上。

1.2 突破口

利用太阳能生产光液,有很多待突破的技术突破口。比较重要的如下:

第一个突破口是lightyear混动车/船,只有交通工具这个高能源价值使用工具的光液市场建立起来。光液技术才能发展起来。

第二个突破口是聚光器件,当聚光400℃的聚光系统成本降到600元/KW的时候。光液利用发电约2~5年可以收回成本。

第三个突破口是碳、甲烷和水生成CO、H2的最高反应温度。如果温度能降低600℃,甚至400℃。那整个系统的竞争力将会秒杀一起其他方式。

结论

LY系统有可能根本无法实现,也有可能在某些场合具有应用价值。而LY系统的广泛应用需要更多技术进步,需要很长的时间。最终LY系统的实现会是什么样子还是一个谜。

特别说明:本文为个人学习心得,观点文章。内容原创。标明作者:梁云,转载自网络的情况下,允许任意转载。作者学识非常肤浅,难免错漏。如您有任何看法和意见,欢迎评论或联系作者。

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