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守護威尼斯的靜謐

從威尼斯機場到古樸的城市中心，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”。它們的推進系統(tǒng)所使用的技術已經(jīng)過汽車行業(yè)的檢驗，并針對船舶環(huán)境進行了改良。這一技術在小型船只航運領域樹立了新的標桿。Scossa的行駛動力來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大運河，順著當?shù)毓步煌肪€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將從全電動推進切換為柴電推進。在開闊的瀉湖上，它以30公里的時速航行，由柴油引擎為其提供動力，并同時為電池充電。

從威尼斯機場到歷史悠久的城市中心，Scossa悄無聲息地航行。

電池提供的充足電力可讓船只沿當?shù)毓步煌肪€航行。

Scossa內(nèi)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這類環(huán)保型船只體現(xiàn)了我們對威尼斯這座城市的熱愛。其實，我們早已參與到*環(huán)保型船只的制造過程中了。”

西門子意大利數(shù)字化工廠集團及過程工業(yè)與驅(qū)動集團國家集團業(yè)務負責人Giuliano Busetto表示：“這一切都歸功于我們多年來積累的專業(yè)知識和技術，它們使我們的研發(fā)應用不僅技術*而且安全可靠。”

傳統(tǒng)燃料在燃燒時會排放二氧化碳。為此，西門子研究人員正在研發(fā)一項技術，將氫氣轉(zhuǎn)化為甲醇等碳中和燃料。這項技術不僅能有益環(huán)境，還將為西門子開辟吸引力的全新業(yè)務模式。

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

但是，在交通領域，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，西門子研究人員已研發(fā)出了一種反應器，能夠?qū)錃飧咝У剞D(zhuǎn)化為諸如甲醇等燃料。甲醇的化學成分與乙醇類似，在交通運輸行業(yè)適合作為柴油與汽油的替代品。

圖為西門子專家Katharina Stark抽取甲醇—水混合物樣本進行質(zhì)量測試。在測試結(jié)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，風電產(chǎn)生的過剩電能可用于電解，而電解過程會產(chǎn)生氫氣，這實際上是儲存了過剩的電能。在一項名為“Green Liq”的研究項目中，西門子研究人員攜手埃爾蘭根—紐倫堡大學的化學反應工程研究所，共同探索如何利用氫氣制成替代性碳中和燃料。

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

研究初期，西門子及其合作伙伴對各類氫氣產(chǎn)物進行了評估。評估的關鍵參數(shù)包括化學產(chǎn)物的復雜度、效率、相關生產(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100千瓦左右的試點系統(tǒng)設計。

增強型甲醇生產(chǎn)工藝

評估完成后，專家構(gòu)想出了一套反應器的概念，并在埃爾蘭根—紐倫堡大學的一間實驗室里搭建了一套演示裝置。演示裝置經(jīng)西門子調(diào)試后，輸出功率最高可達五千瓦。裝置運用的原理十分簡單：利用風電電能電解水來制氫。由于西門子已在Mainz Energy Park內(nèi)的大型演示設施上進行電解水制氫了，Green Liq項目側(cè)重于借助二氧化碳將氫氣轉(zhuǎn)化為液體燃料。

生物甲烷裝置等生物設施以及水泥生產(chǎn)廠等工業(yè)設施均會產(chǎn)生大量二氧化碳。在能量轉(zhuǎn)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，它們將在交通領域的能源轉(zhuǎn)型進程中扮演重要角色。

動態(tài)反應器

西門子的技術與傳統(tǒng)甲醇生產(chǎn)工藝仍有其它不同之處。在傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)中，甲醛是在一個連續(xù)的過程中由合成氣體產(chǎn)生。這種生產(chǎn)方式的問題在于，它并非專門針對可再生能源的快速負載的周期性波動而設計。而電解槽則可以高度靈活運行且能根據(jù)風能與太陽能的快速波動進行調(diào)整。

西門子和埃爾蘭根—紐倫堡大學的聯(lián)合團隊研發(fā)并搭建了這個系統(tǒng)。

西門子提供的動態(tài)反應器是攻克這一難題的*方案。它能隨波動調(diào)節(jié)，并能對快速啟動或部分負載做出即時響應。由于氣體無需再次循環(huán)，系統(tǒng)得到簡化，負載靈活性也有所提升。此外，系統(tǒng)中的吸收性液體可以充當熱緩沖器以抑制溫度波動。Tremel說：“要想提高重型和長途運輸領域中太陽能和風能這類替代性燃料的使用比例，一定要使用像西門子的反應器這樣的技術。”

百萬瓦級電解裝置？

對西門子而言，這是一個很好的消息。近年來，隨著效率大幅提升，市場上出現(xiàn)了大量價格合理的可再生能源電力，這使西門子受益頗豐。與此同時，可再生燃料產(chǎn)生的附加值已明顯超過傳統(tǒng)化石燃料。不僅如此，現(xiàn)已有64個國家就低碳或碳中和生物燃料設定了明確目標。

西門子的目標遠不止研發(fā)演示裝置。西門子工業(yè)過程與化學轉(zhuǎn)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100千瓦的試點設施。”他和他的團隊也在構(gòu)想基于Green Liq技術的百萬瓦級商用設施。長遠來看，Green Liq技術將有助于減少交通運輸相關的二氧化碳排放，并進一步推動能源轉(zhuǎn)型的進程。