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守護(hù)威尼斯的靜謐

從威尼斯機(jī)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(yīng)歸功于配備有西門子電機(jī)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(tǒng)所使用的技術(shù)已經(jīng)過汽車行業(yè)的檢驗(yàn)，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(yùn)領(lǐng)域樹立了新的標(biāo)桿。Scossa的行駛動(dòng)力來自一臺(tái)由一系列電池供電的主電機(jī)。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(yùn)河，順著當(dāng)?shù)毓步煌肪€航行。在從市中心返航的途中，發(fā)電機(jī)將為電池補(bǔ)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(jī)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(dāng)?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(shí)，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(tuán)及過程工業(yè)與驅(qū)動(dòng)集團(tuán)國家集團(tuán)業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人Giuliano Busetto表示：“這一切都?xì)w功于我們多年來積累的專業(yè)知識(shí)和技術(shù)，它們使我們的研發(fā)應(yīng)用不僅技術(shù)*而且安全可靠。”

傳統(tǒng)燃料在燃燒時(shí)會(huì)排放二氧化碳。為此，西門子研究人員正在研發(fā)一項(xiàng)技術(shù)，將氫氣轉(zhuǎn)化為甲醇等碳中和燃料。這項(xiàng)技術(shù)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(wù)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(fēng)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(lǐng)域依然沒有表現(xiàn)出能源轉(zhuǎn)型的跡象。

但是，在交通領(lǐng)域，為了順應(yīng)提升可再生能源比重的全球性目標(biāo)，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(yīng)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(xué)成分與乙醇類似，在交通運(yùn)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(jìn)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(chǔ)存過剩電能

使用氫氣作為原料是非常聰明的做法，因?yàn)闅錃獾漠a(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)生的過剩電能可用于電解，而電解過程會(huì)產(chǎn)生氫氣，這實(shí)際上是儲(chǔ)存了過剩的電能。在一項(xiàng)名為“Green Liq”的研究項(xiàng)目中，西門子研究人員攜手埃爾蘭根—紐倫堡大學(xué)的化學(xué)反應(yīng)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(xiàng)校園戰(zhàn)略計(jì)劃。該計(jì)劃旨在加強(qiáng)西門子與科研院所在電力工程領(lǐng)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(jìn)行了評估。評估的關(guān)鍵參數(shù)包括化學(xué)產(chǎn)物的復(fù)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(xiàng)目經(jīng)理Alexander Tremel表示：“評估后，我們認(rèn)定甲醇和甲烷是重要的目標(biāo)產(chǎn)物。二者均可用作燃料使用。”

圖為輸出功率達(dá)五千瓦的實(shí)驗(yàn)室演示裝置。研究人員的目標(biāo)是在2017年秋季之前，完成輸出功率高達(dá)100千瓦左右的試點(diǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

增強(qiáng)型甲醇生產(chǎn)工藝

評估完成后，專家構(gòu)想出了一套反應(yīng)器的概念，并在埃爾蘭根—紐倫堡大學(xué)的一間實(shí)驗(yàn)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(dá)五千瓦。裝置運(yùn)用的原理十分簡單：利用風(fēng)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(shè)施上進(jìn)行電解水制氫了，Green Liq項(xiàng)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(shè)施以及水泥生產(chǎn)廠等工業(yè)設(shè)施均會(huì)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(yīng)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?yàn)橹挥袑堄鄽錃夂投趸細(xì)怏w反復(fù)送入反應(yīng)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(yīng)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(lǐng)域的能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程中扮演重要角色。

動(dòng)態(tài)反應(yīng)器

西門子的技術(shù)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(gè)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(fù)載的周期性波動(dòng)而設(shè)計(jì)。而電解槽則可以高度靈活運(yùn)行且能根據(jù)風(fēng)能與太陽能的快速波動(dòng)進(jìn)行調(diào)整。

西門子和埃爾蘭根—紐倫堡大學(xué)的聯(lián)合團(tuán)隊(duì)研發(fā)并搭建了這個(gè)系統(tǒng)。

西門子提供的動(dòng)態(tài)反應(yīng)器是攻克這一難題的*方案。它能隨波動(dòng)調(diào)節(jié)，并能對快速啟動(dòng)或部分負(fù)載做出即時(shí)響應(yīng)。由于氣體無需再次循環(huán)，系統(tǒng)得到簡化，負(fù)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(dāng)熱緩沖器以抑制溫度波動(dòng)。Tremel說：“要想提高重型和長途運(yùn)輸領(lǐng)域中太陽能和風(fēng)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(yīng)器這樣的技術(shù)。”

百萬瓦級電解裝置？

對西門子而言，這是一個(gè)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(jià)格合理的可再生能源電力，這使西門子受益頗豐。與此同時(shí)，可再生燃料產(chǎn)生的附加值已明顯超過傳統(tǒng)化石燃料。不僅如此，現(xiàn)已有64個(gè)國家就低碳或碳中和生物燃料設(shè)定了明確目標(biāo)。

西門子的目標(biāo)遠(yuǎn)不止研發(fā)演示裝置。西門子工業(yè)過程與化學(xué)轉(zhuǎn)化研究小組負(fù)責(zé)人Manfred Baldauf表示：“我們的目標(biāo)是在2017年秋季前設(shè)計(jì)出輸出功率約為100千瓦的試點(diǎn)設(shè)施。”他和他的團(tuán)隊(duì)也在構(gòu)想基于Green Liq技術(shù)的百萬瓦級商用設(shè)施。長遠(yuǎn)來看，Green Liq技術(shù)將有助于減少交通運(yùn)輸相關(guān)的二氧化碳排放，并進(jìn)一步推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型的進(jìn)程。