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守護威尼斯的靜謐

從威尼斯機場(chǎng)到古樸的城市中心，游客的旅途將變得更加環(huán)保，而這一切都應歸功于配備有西門(mén)子電機的船只。

這些航行在威尼斯河道上的載客船名為“Scossa”，意即“電擊”。它們的推進(jìn)系統所使用的技術(shù)已經(jīng)過(guò)汽車(chē)行業(yè)的檢驗，并針對船舶環(huán)境進(jìn)行了改良。這一技術(shù)在小型船只航運領(lǐng)域樹(shù)立了新的標桿。Scossa的行駛動(dòng)力來(lái)自一臺由一系列電池供電的主電機。這些電池為船只提供充足的電力，讓它在歷史悠久的威尼斯市中心沿著(zhù)大運河，順著(zhù)當地公共交通路線(xiàn)航行。在從市中心返航的途中，發(fā)電機將為電池補充電力。

返程期間，Scossa將從全電動(dòng)推進(jìn)切換為柴電推進(jìn)。在開(kāi)闊的瀉湖上，它以30公里的時(shí)速航行，由柴油引擎為其提供動(dòng)力，并同時(shí)為電池充電。

從威尼斯機場(chǎng)到歷史悠久的城市中心，Scossa悄無(wú)聲息地航行。

電池提供的充足電力可讓船只沿當地公共交通路線(xiàn)航行。

Scossa內部空間寬敞，乘坐舒適。

Alilaguna公司總裁Fabio Sacco表示：“坐在Scossa上就像是乘坐帆船航行。但更重要的是，引入Scossa這類(lèi)環(huán)保型船只體現了我們對威尼斯這座城市的熱愛(ài)。其實(shí)，我們早已參與到*環(huán)保型船只的制造過(guò)程中了。”

西門(mén)子意大利數字化工廠(chǎng)集團及過(guò)程工業(yè)與驅動(dòng)集團國家集團業(yè)務(wù)負責人Giuliano Busetto表示：“這一切都歸功于我們多年來(lái)積累的專(zhuān)業(yè)知識和技術(shù)，它們使我們的研發(fā)應用不僅技術(shù)*而且安全可靠。”

傳統燃料在燃燒時(shí)會(huì )排放二氧化碳。為此，西門(mén)子研究人員正在研發(fā)一項技術(shù)，將氫氣轉化為甲醇等碳中和燃料。這項技術(shù)不僅能有益環(huán)境，還將為西門(mén)子開(kāi)辟吸引力的全新業(yè)務(wù)模式。

德國的道路交通稱(chēng)不上世界*，在可再生能源的使用方面尤為如此。據德國環(huán)境署發(fā)布的數據，2015年德國道路和軌道交通總能耗中，僅有5.3%的能源由風(fēng)電、光伏發(fā)電或生物質(zhì)發(fā)電提供，其余能源均來(lái)自化石燃料。在過(guò)去十年間，可再生能源占全國能源總產(chǎn)量的比例一直停滯不前。這也意味著(zhù)德國的道路交通領(lǐng)域依然沒(méi)有表現出能源轉型的跡象。

但是，在交通領(lǐng)域，為了順應提升可再生能源比重的全球性目標，這種情況即將發(fā)生改變。例如，西門(mén)子研究人員已研發(fā)出了一種反應器，能夠將氫氣高效地轉化為諸如甲醇等燃料。甲醇的化學(xué)成分與乙醇類(lèi)似，在交通運輸行業(yè)適合作為柴油與汽油的替代品。

圖為西門(mén)子專(zhuān)家Katharina Stark抽取甲醇—水混合物樣本進(jìn)行質(zhì)量測試。在測試結束階段，研究人員將采用蒸餾法分離混合物成分以提取純凈的甲醇。

儲存過(guò)剩電能

使用氫氣作為原料是非常聰明的做法，因為氫氣的產(chǎn)量將隨逐漸增多的可再生能源使用而增加。例如，風(fēng)電產(chǎn)生的過(guò)剩電能可用于電解，而電解過(guò)程會(huì )產(chǎn)生氫氣，這實(shí)際上是儲存了過(guò)剩的電能。在一項名為“Green Liq”的研究項目中，西門(mén)子研究人員攜手埃爾蘭根—紐倫堡大學(xué)的化學(xué)反應工程研究所，共同探索如何利用氫氣制成替代性碳中和燃料。

這一理念源自西門(mén)子的一項校園戰略計劃。該計劃旨在加強西門(mén)子與科研院所在電力工程領(lǐng)域的合作。

研究初期，西門(mén)子及其合作伙伴對各類(lèi)氫氣產(chǎn)物進(jìn)行了評估。評估的關(guān)鍵參數包括化學(xué)產(chǎn)物的復雜度、效率、相關(guān)生產(chǎn)成本以及公眾接受程度等。Green Liq的項目經(jīng)理Alexander Tremel表示：“評估后，我們認定甲醇和甲烷是重要的目標產(chǎn)物。二者均可用作燃料使用。”

圖為輸出功率達五千瓦的實(shí)驗室演示裝置。研究人員的目標是在2017年秋季之前，完成輸出功率高達100千瓦左右的試點(diǎn)系統設計。

增強型甲醇生產(chǎn)工藝

評估完成后，專(zhuān)家構想出了一套反應器的概念，并在埃爾蘭根—紐倫堡大學(xué)的一間實(shí)驗室里搭建了一套演示裝置。演示裝置經(jīng)西門(mén)子調試后，輸出功率最高可達五千瓦。裝置運用的原理十分簡(jiǎn)單：利用風(fēng)電電能電解水來(lái)制氫。由于西門(mén)子已在Mainz Energy Park內的大型演示設施上進(jìn)行電解水制氫了，Green Liq項目側重于借助二氧化碳將氫氣轉化為液體燃料。

生物甲烷裝置等生物設施以及水泥生產(chǎn)廠(chǎng)等工業(yè)設施均會(huì )產(chǎn)生大量二氧化碳。在能量轉化鏈上，它是由可再生能源電力制成的氫氣的理想載體。這一概念的*之處在于反應器中混合了一種吸收性液體，令甲醇產(chǎn)量得以提升。通常情況下，甲醇產(chǎn)量較低，這是因為只有將殘余氫氣和二氧化碳氣體反復送入反應器，才能生產(chǎn)出更多甲醇。Tremel指出：“借助這種吸收性液體，我們再也不用重新將氣體送回反應器。這提高了甲醇生產(chǎn)工藝的效率。”

有很多因素都讓生物燃料的生產(chǎn)頗具吸引力。在未來(lái)，它們將在交通領(lǐng)域的能源轉型進(jìn)程中扮演重要角色。

動(dòng)態(tài)反應器

西門(mén)子的技術(shù)與傳統甲醇生產(chǎn)工藝仍有其它不同之處。在傳統的工業(yè)生產(chǎn)中，甲醛是在一個(gè)連續的過(guò)程中由合成氣體產(chǎn)生。這種生產(chǎn)方式的問(wèn)題在于，它并非專(zhuān)門(mén)針對可再生能源的快速負載的周期性波動(dòng)而設計。而電解槽則可以高度靈活運行且能根據風(fēng)能與太陽(yáng)能的快速波動(dòng)進(jìn)行調整。

西門(mén)子和埃爾蘭根—紐倫堡大學(xué)的聯(lián)合團隊研發(fā)并搭建了這個(gè)系統。

西門(mén)子提供的動(dòng)態(tài)反應器是攻克這一難題的*方案。它能隨波動(dòng)調節，并能對快速啟動(dòng)或部分負載做出即時(shí)響應。由于氣體無(wú)需再次循環(huán)，系統得到簡(jiǎn)化，負載靈活性也有所提升。此外，系統中的吸收性液體可以充當熱緩沖器以抑制溫度波動(dòng)。Tremel說(shuō)：“要想提高重型和長(cháng)途運輸領(lǐng)域中太陽(yáng)能和風(fēng)能這類(lèi)替代性燃料的使用比例，一定要使用像西門(mén)子的反應器這樣的技術(shù)。”

百萬(wàn)瓦級電解裝置？

對西門(mén)子而言，這是一個(gè)很好的消息。近年來(lái)，隨著(zhù)效率大幅提升，市場(chǎng)上出現了大量?jì)r(jià)格合理的可再生能源電力，這使西門(mén)子受益頗豐。與此同時(shí)，可再生燃料產(chǎn)生的附加值已明顯超過(guò)傳統化石燃料。不僅如此，現已有64個(gè)國家就低碳或碳中和生物燃料設定了明確目標。

西門(mén)子的目標遠不止研發(fā)演示裝置。西門(mén)子工業(yè)過(guò)程與化學(xué)轉化研究小組負責人Manfred Baldauf表示：“我們的目標是在2017年秋季前設計出輸出功率約為100千瓦的試點(diǎn)設施。”他和他的團隊也在構想基于Green Liq技術(shù)的百萬(wàn)瓦級商用設施。長(cháng)遠來(lái)看，Green Liq技術(shù)將有助于減少交通運輸相關(guān)的二氧化碳排放，并進(jìn)一步推動(dòng)能源轉型的進(jìn)程。