能源领域的脱碳

去碳化大趋势正在引发能源行业的变革。能源来源和所用能源的比例正在迅速发生变化。我们注意到，现有的发电站正在相应地改变其燃烧过程。一些能源公司关闭了低效的化石燃料发电站，转而建造基于清洁能源的发电站。或者直接投资可再生能源。

本次推出的是我们脱碳系列主题文章的第四部分，聚焦能源行业。

是什么驱动着世界？2022 年，煤炭和天然气的比例仍占 60% 左右，2030 年将降至 40%。如今，一些项目已实现煤制天然气（液化天然气发电）。该举措可减少 45% 的二氧化碳 (CO2) 排放。利用碳捕获技术 (CCUS) 可减少 90% 的二氧化碳排放量。而如果 100% 燃烧氢气 (H2) 则可实现二氧化碳零排放。在燃气轮机中掺入 30% - 60% 的氢气正变得越来越流行。

虽然在 100% 燃烧氢的情况下，也可以实现二氧化碳净零排放，但氮氧化物 (NOx) 的排放却会增加。在这种情况下，更改燃气发电站的燃烧过程和增加脱硝/SCR 系统的似乎是不可避免的。其原因是燃烧条件的改变和氮氧化物排放限值的降低。然而，在任何条件下，都要对氮氧化物进行持续监控。（2022 年世界能源展望，第 279 页 (https://iea.blob.core.windows.net/assets/830fe099-5530-48f2-a7c1-11f35d510983/WorldEnergyOutlook2022.pdf))

另一个市场趋势是掺氨燃烧技术。在这种情况下，减少 CO2 排放的同时却会产生另一种危险的温室气体：一氧化二氮 (N2O)。与此同时，每一次法规更新都会降低排放限值。碳排放交易和绿色法案已经生效。这些新工艺和法规变化都需要更准确、更可靠的气体浓度测量。

要摆脱这些限制并进行新的工艺投资，最简单的方法或许就是向可再生能源倾斜。这也符合许多公司的绿色能源政策。这些公司尤其关注基于可再生能源（如太阳能、风能和水力发电站）的系统和工艺的测量技术。2022 年，全球风能和太阳能发电量增长了 19%。天然气发电量增加了 1.1%，煤炭发电量减少了 0.2%（2023 年全球电力回顾：https://ember-climate.org/insights/research/global-electricity-review-2023/）。

“SICK一直致力于开发造福人类和环境的技术。当 SICK 在上世纪 60 年代初发明第一台粉尘测量装置时，几乎没有人考虑过环境或气候保护问题。如今，出于同样的动机，SICK 利用传感器技术为可再生和更清洁的工业提供解决方案。”

Ihsan Ceylan，SICK AG 火力发电 & 可再生能源全球行业经理

燃气能源供应系统的传感器解决方案

与固体燃料系统相比，燃气系统的污染物排放更低、灵活性更强，因此在能源供应方面发挥着越来越重要的作用。排放测量系统 PowerCEMS100 拥有排放监测所必需的测量技术。

在一些国家，氮氧化物的排放限值非常低，即使是使用天然气和氢气等相对清洁燃料的发电站，也必须采用额外的工艺。其中包括选择性催化还原法，它可以进一步减少氮氧化物的排放，以确保遵守排放限制。在这种情况下，还需要对脱硝系统进行监控，以确保其性能正常。

光伏和太阳能热电厂能源供应传感器解决方案

位于地球阳光带的大型太阳能发电站可全天候为整个地区提供环保能源。这些发电站由数以万计的反光板组成，通常位于气候条件恶劣的沙漠地区。因此，确保系统以理想效率正常运行就显得尤为重要。SICK 的倾斜度传感器 TMS/TMM22 可无接触地测量反光板的倾角或旋转角度，确保反光板始终根据太阳位置进行调整。其电子元件专为要求苛刻的户外应用而设计，因此几乎不会出现故障。与客户服务器或云端之间的数据传输由专门为此开发的网关系统处理。

在沙漠地区，大量灰尘给系统运营商带来了挑战。例如必须及时清洁太阳能模块和抛物面反射镜。安装在清洁车上的 3D LiDAR 激光扫描仪 multiScan100 可测量清洁设备与抛物面反射镜之间的距离。超声波传感器 UM30 则负责刷子的精度定位。

“Using technology for good：我们致力于应对公司整体可持续发展的挑战。”

Niels Syassen，SICK AG 执行董事会成员

优化发电的风力发电站传感器解决方案

监控液压系统，以便根据风速以及在维护期间有效调整转子叶片

为了提高风力发电站的效率，液压系统会根据风速调整每台设备的转子叶片角度。在调节过程中，磁致伸缩线性编码器 DAX® 会监控液压缸活塞的位置。当风速发生变化时，系统会相应地重新调整转子叶片。

在维护工作中，转子叶片通过液压系统进行机械锁定。磁致伸缩线性编码器 DAX® 可确定液压缸中活塞杆的绝对位置，从而保护设备和维护人员的安全。

振动、冲击和温度监测

齿轮磨损、螺栓断裂等会引发不同类型的振动和异常。 Condition Monitoring（状态监测）传感器 Multi Physics Box 可监测风力发电站在一段时间内偏离原始目标值的程度。

如果 Multi Physics Box 与基于云的远程控制和数据监测系统相连，风力发电站的操作人员会立即收到有关具体问题的信息。如有需要，可安排机械服务。此类问题包括例如螺栓断裂或需要评估齿轮箱的长期磨损情况。

通过“电转气”技术利用氢气

来自风能和太阳能的绿色能源对能源转型至关重要，但也带来了一个问题：发电量取决于天气，因此无法准确计算。目前还没有合适的太阳能和风能发电站剩余电力储存设施。电转气技术为此提供了一个解决方案：利用剩余的绿色电力生产氢气，氢气则可以通过现有的天然气网络储存和运输，并作为天然气/氢气混合物进行燃烧。然而，氢的加入会改变天然气的特性。世界上一些地区的天然气网络中已经添加了高达 2% 的氢气。SICK 的测试表明，即使是含氢量高达 10% 的混合气，气体超声流量计仍能与测量纯天然气时一样稳定可靠地工作。此外，SICK 早在 2021 年就开发出了一种超声波传感器，可用于含氢量高达 30% 的混合气体。这些设备还能综合显示氢气含量或气体质量。

以上仅为少数示例，如需了解更多应用和解决方案，请访问我们的网页。

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