几十年来,电力公司和农业产业导航一起扩大风能和太阳能。可再生能源开发人员为农民和农村社区工作了土地使用权建立风能和太阳能农场和扩大传播。土地租赁付款,能源生产税,房地产税收有利于农村社区:每年,明尼苏达州土地所有者获得约1000万美元的风租赁付款¹明尼苏达州,而地方政府获得超过1400万美元的生产税收收入从4000兆瓦的清洁能源的能力。188金宝搏网站地址²没有没有争议,尽管这些发展伙伴关系,总的来说,公用事业和农村社区是有益的。

通过这些投资,明尼苏达州的发电行业取得了很大的进步在减少温室气体(GHG)排放。支持性的政策工具(命令和税收抵免)结合市场竞争创造一个环境,建设大型风能和太阳能农场和高压输电网已经能够降低电力部门的温室气体排放在2005 - 2018年在明尼苏达州29%。³

大规模风能和太阳能的快速扩张,事实上,out-matched传输能力。目前,很大一部分的成本效益的可再生能源减少或甚至构造⁴在电网由于承载能力不足。⁵MN商务部和电力公司正在研究,⁶构建和操作热⁷和金属电池储存设施⁸捕捉间断风能和太阳能为以后调度结合负荷消费。同样,绿色氨(氨生产使用可再生能源)提供了一个重要的化学储能和燃料的机会将电力和农业部门的温室气体减排目标。

这是特别重要的,因为,电力行业已经出现了明显减少温室气体的排放,这对农业部门不是这样。在明尼苏达州,22%的温室气体排放来自农业、林业和土地利用的。这些排放现在对手排放交通和电力行业。⁹根据市场和增加环境压力来自明尼苏达州的一家农业公司和政府机构,农民入股识别方法来减少温室气体排放,也从一个农场有意义的业务视角。与农业相关的主要排放源包括一氧化二氮(一氧化二氮)、甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2),每一种都可以减少使用技术和实践已有或正在开发:

• 畜牧生产甲烷排放量增加了15%,在2005 - 2018年期间,可以通过改变减少牲畜饮食和肥料管理实践。
• 一氧化二氮排放的农业土壤,同期增加了12%,有可能会减少通过优化等田间氮肥管理实践量,定时和粪肥和施肥的方法。
• 肥料生产的碳排放化石燃料的使用(氨和尿素)和养殖场机械和加热(通常是丙烷和柴油)可以减少通过结合电气化和绿色氨。

氮肥生产排放意义重大。在全球范围内,氨生产占温室气体排放的2%,和80%的生产转化为肥料。在本地,西方中央研究和推广中心发现在自己的设施,化石能源足迹的36%来自氮肥。¹⁰

风绿色氨发展可以减少农业温室气体排放作为直接氮肥生产与化石燃料的替代解决方案,同时提供一个机制来捕捉和利用多余的可再生能源发电和增强弹性通过使更多的分布式,就地取材的化肥生产的选项。

此外,潜在的绿色氨超出其当前用作肥料。正在进行的研究和拓展中西部研究中心和其他地方的建议可能使用氨作为无碳燃料的引擎(如拖拉机),和热的应用程序(如谷物干燥)。此外,由于氨(NH3)来存储和运输成本低于纯氢气(H2),它有潜在的应用作为一个氢载体(如用于燃料电池)。氨作为能量储存的可能的应用因此广泛:运输、采矿、家庭和商业加热、海事应用程序和non-wires解决当地供应电力公司所面临的挑战。

这种灵活性的氨气用作肥料和能源存储medium-presents电动和农业行业的另一个潜在的机会,扩大在一起。如果一个可行的商业模式是为分布式开发生产绿色氨的肥料,它有可能重塑农村能源经济的方式支持弹性在明尼苏达州的农业和农村社区,同时减少温室气体排放和能源部门提高效率。

明尼苏达州的选择构建这些发展在分布式或集中式的方式是一个开放的问题。本研究考虑的一些因素所必需的绿色氨生产的分布式开发模型。

下一个:氨生产

从历史上看,合成氨生产通过steam-methane改革方法,依靠大量的天然气和热产生氢气。天然气分子分裂成二氧化碳,一氧化碳,和氢结合天然气和蒸汽在1004华氏度(540摄氏度)温度、氢纯化。在一个单独的阶段,一个空气分离器过滤空气和分离分子成氮和氧。最后,氢和氮催化形成无水氨哈勃-博施方法。氨也可以随后被转化为尿素,肥料的一种形式,由无水氨与二氧化碳相结合。它在细粒度的分布形式。大多数农业氨在明尼苏达州使用进口来自北达科塔州和爱荷华州。

图1:常规(灰色)氨生产过程

氢分离是氨(NH3)核心生产:生产低碳氨的关键挑战是与低碳生产氢。在传统的“灰色”氨生产、制氢占温室气体排放量的90%。¹¹为了解决这个问题,各种替代灰色氨的方法已被开发,每个指定的颜色名称。表1中这些不同的方法进行了总结。如表所示,目前正在进行的投资在这些替代传统灰色氨。

本研究将集中在绿色的氨,是由从水电解产生氢,再加入氮空气分离器。这些元素是通过形成无水氨哈勃-博施方法催化。¹²请注意,没有区别产生的氨;区别在于意味着生产的氢送入。哈勃-博施方法

表1:氨生产方法

类型	氢过程和排放	最近的中西部地区投资的例子
灰色:Steam-methane改革	鼻中隔黏膜下切除术后常规制氢使用天然气和蒸汽高温。重要的温室气体排放。	氨生产的主要方法。
蓝色:与碳捕获Steam-methane改革	碳捕获和存储:阶梯短环到超级扁环地质封存温室气体进入大气中。	肯和盆地能源目前电动达科塔气化公司合作购买资产,包括大平原合成燃料工厂比乌拉,ND。如果达成协议,每年产生大约340000吨蓝氢,使用天然气的巴肯形成和现有的制氢基础设施。13排放存储在形成。14
绿松石:热解的甲烷	热解:甲烷流通过碳或高温熔盐在零氧环境中。碳凝固的反应堆。少需要4 - 5倍比电解电。创建了炭黑、土壤改良剂和纳米结构材料。15没有二氧化碳排放。	内布拉斯加州的公司,统一材料,已获得资本投资16和构建绿色能源购买协议17几年来在准备商业化氢和氨除了现有的炭黑生产。18
粉色:核动力(电解或热水分解	电解:核动力发电使用的电解制氢单元,或电解产生的高温蒸汽从核能废热。19热分解:Copper-chlorine或sulfur-iodine化合物用于水分解为氢和氧流分开。核动力发电和核能过程热功率热化学单位。优势,大规模生产氢。20.没有温室气体排放。	2020年11月:Xcel能源和爱达荷州国家实验室宣布基于合作从美国能源部1400万美元的赠款。该伙伴关系旨在部署高压蒸汽电解在Xcel能源的草原岛核能发电站。21
格林:可再生能源驱动的电解水	电解:可再生能源(如风能)用于电解水。没有温室气体排放。	明尼苏达大学的研究和拓展中西部中心主机风氨试验设施。

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图2:生产过程绿色氨

下一个:明尼苏达氮的农业市场

绿色ammonia-particularly分布式生产绿色ammonia-offers明尼苏达跨多个行业重要的潜在好处的经济,尤其是在农村地区。评估潜在的收养在明尼苏达州的农业地区(及以后)氮肥的需要了解当前的市场。作为地区可能会广泛的作物生产,中西部健壮的现有市场和分销系统(灰色)氨和尿素。农业氮销售各种形式的明尼苏达州一直稳定在自2010年以来每年约770000短吨(图3)。²²无水氨自2013年以来一直使用的下降(约150000吨),与尿素增加关联使用每年超过350000吨(图4)。

图3:农业氮销售从1989年到2017年²³

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图4:明尼苏达州销售氮随着时间的推移,MN农业部²⁴

尿素,如前所述,从无水氨和二氧化碳合成,用于农业用途一样无水氨,并产生类似的作物产量。尿素以颗粒形式存储和应用,从而降低处理、存储和运输成本相对于其他干燥形式的氮。它也有最小的火灾和爆炸危险。有几个原因的增加使用尿素代替无水氨,在施肥的时机包括灵活性较大的面积,更容易、更快捷使用精确农业技术应用于减少劳动力成本和旅行在农田,将其它农业营养与粒状尿素的能力,和能力与材料涂层尿素缓释效果和有效的植物吸收。²⁵例如,在明尼苏达州,中西部和新视野号CHS机构证实,氨合作已基本淘汰的肥料项目由于种植者肥料管理实践的转变。²⁶

由于氨是尿素的前兆,考虑了对氨市场也适用于尿素。此外,我们将看到在部分设施的选址,尿素作为肥料的重要性也表明生产乙醇之间可能的协同效应和氨和尿素。

在整个中西部地区,大多数农业氮肥生产通过传统的蒸汽转化方法在北达科塔州和爱荷华州。虽然北达科塔州和爱荷华州农业部不记录出口销售的氨气肥料邻国,他们都知道明尼苏达的农业市场的主要供应商。²⁷一些主要的生产商包括:

• 达科塔气化公司的子公司北新电力合作位于比乌拉,ND,获得6600万美元(尿素),4050万(无水氨)和2230万美元(硫酸氨),总共1.288亿美元的收入从2020年的农业化肥批发销售。²⁸
• 在爱荷华州,一个30亿美元的肥料生产设备2017年成立以来威夫镇附近。爱荷华州肥料公司,国际企业集团“公盟”的设施,生产约940000吨无水氨,粒状尿素510000吨,190万吨液体尿素硝铵肥料在年度基础上。^29日
• CF行业完成了一项20亿美元的扩张其港口尼尔,在2019年爱荷华州的设施。扩大三倍氮肥生产3500吨每天^30.或约120万吨/年。^31日
• 的绿色山谷化学中地定居下来IA每年产生大约3200万吨无水氨。³²
• 在密西西比河东部的迪比克,IL,表格伙伴每天产生1075吨氨和尿素硝铵1100吨每天。³³

此外,由于美国市场总体14%的氨从其他国家进口,美国氨价格密切跟踪国际市场价格,进而追踪天然气价格。这些价格,总是不稳定,近年来趋于显著上升(图5)。³⁴没有本地生产,和明尼苏达州依赖氨生产和进口通过供应链的其他地方,这种波动影响明尼苏达州的农业支出和说话可能当地当地绿色氨生产的经济机会。

图5:美国氨价格上升以应对国际天然气价格上涨³⁵

下一个:它从那里到这里

氨分布在整个大平原主要作物类型和农场上有图案的应用程序(图6)。

直到2020年关闭,麦哲伦管道(绿色管道图7)携带900000吨/年的无水氨和交付给终端存储在曼卡多,MN。³⁶现在,在明尼苏达州,大多数形式的无水氨通过铁路和卡车运输进口。

当通过铁路运输或通过卡车、无水氨在压力下运输液化状态。无水氨是稍微从液态的-28华氏度(-33.3摄氏度)加载,根据室外温度。轨道车和卡车坦克是绝缘和密封。这些物流成本占很大一部分最终成本的农民,增加每吨100 - 200美元。³⁷

图6:英亩对待商业肥料、石灰、土壤调节剂总耕地面积的百分比³⁸

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图7:美国氨植物和管道³⁹

明尼苏达有几个大型终端氨储罐设施:

• CF旗下产业,Glenwood设施是一艘60000吨无水氨储罐,每年供应50000吨无水氨。
  • 设备已接近69千伏交流输电线之间共享Xcel能源和Runestone电动合作。
  • 无水氨交付压力与二级模式交付的货物通过铁路油罐车。
• 罗斯蒙特设施,CF旗下产业,是一个62000吨无水氨储罐。
  • 设施在Xcel能源服务地域接近一条115千伏交流这是绑在一条345千伏交流大约半英里远。
  • 无水氨交付的压力下通过铁路二级模式的河上驳船交付。
• 花园城市设施,科赫公司旗下30000吨无水氨储罐。
  • 设施在BENCO电气合作服务地域接近69 kV交流电源线和不到10英里345 kV输电线路。
  • 无水氨交付的压力下通过卡车货油舱,没有二级模式目前可用的。
• 默多克设施,科赫公司旗下30500吨无水氨储罐。
  • 设施在Agralite电气合作服务地域附近没有高压输电线的识别。
  • 无水氨交付的压力下通过卡车货油舱的二级模式交付通过铁路,也面临压力。

此外,有超过200家药品零售和分销设施与液体压力较小的存储基础设施。这些信息是在明尼苏达州农业部文件,农药和肥料管理部门。⁴⁰

这表明如果绿色氨和尿素的生产建造在明尼苏达州,现有的工业和基础设施,可以准备使用它。它还表明,任何绿色氨生产需要和建立灰色氨行业竞争,努力减碳氨生产的一个重要考虑的方式支持农民和明尼苏达州的农村社区。

下一个:建造它

主要选址的考虑

靠近变电站基础设施,高压电线,可使用可再生能源发电是绿色氨的财务可行性的关键。明尼苏达州最强大的风能资源和它的一些传播资产对齐与玉米产量最高的地区(图8)。这适用于风速在一个保守的80米,,平均中心高度的陆基风力涡轮机建造在美国高90.1米(295.6英尺)近年来,更多的农村现在有可行的风能资源。⁴¹

图8:在明尼苏达州玉米种植面积和风速⁴²

变电站和输电基础设施的可用性宿主wind-to-ammonia工业设施在明尼苏达州的玉米带,然而,需要进一步的研究和调查。状态并添加更多的高压传输作为CAPX2020的一部分,在过去十年的努力,建造超过800英里的高压输电线路和变电站的基础设施,主要是在明尼苏达州南部和西部。⁴³即便如此,明尼苏达州已经遭受“网格锁”的耳朵因为更多的风力发电领域试图流动线的线可以容纳,要求缩减在某些地区,减少税收的一些县风装置。⁴⁴

绿色氨生成设施可以利用一些额外的风能通过添加当地电力消费负载,提供缓解拥堵的功率流在明尼苏达州南部和西部。然而,这地区遭受了电能质量和可靠性问题,新的工业设施可能会复杂化。⁴⁵因此,额外的分析绿色氨的潜在影响的电网将帮助决策者更好地了解当地设施的风险和好处发展在特定的网站。

现有氨终端

初步考虑选址绿色氨设施可以在现有的大型终端Glenwood氨储罐设施、罗斯蒙特,花园城市,默多克。这些网站已经分布在明尼苏达州玉米带。这些设施已经准备好存储产品,,他们已经为他们的产品直接进入现有的分销网络。协同定位可能会进一步缩短供应链得到这个产品的市场,并通过定位设施在一个分布式时尚在明尼苏达州的农业景观,进入一个大力量将更少的压力,集中区域。

共存的绿色与生物炼制氨

鉴于农民偏爱玉米生产尿素,努力发展绿色氨会发现机会与乙醇共存的设施。创建尿素,氨必须与二氧化碳相结合。乙醇,通过发酵过程产生,产生二氧化碳作为副产品。每年1亿加仑乙醇工厂生产大约330000吨二氧化碳near-pure废物流。⁴⁶

利用这些二氧化碳废物流合成绿色氨变成绿色urea-using风能和太阳能一个现实的可能性。⁴⁷明尼苏达州目前在乙醇生产全国排名第五和主机19乙醇工厂每年生产14亿加仑的乙醇。⁴⁸选址一个新的绿色氨乙醇工厂直接邻近设施有多个潜在的好处。大部分乙醇设施位于明尼苏达州的耳朵区域,在靠近种植玉米,氮肥使用(图9)。这些设施也已经由健壮的电力基础设施。生产尿素与乙醇也会减少二氧化碳排放的乙醇工厂通过捕获二氧化碳作为有用的产品。目前一些碳流用于其他industries-ethyl酒精生产、碳酸饮料生产、医学应用,提高原油采收率⁴⁹不是所有设施目前二氧化碳的捕捉和利用,这可以是一个双赢的方法使用生产所需的农产品在农村地区。它还可能促进所有权明尼苏达州模型,利用现有的领导农民所有乙醇合作社。

图9:明尼苏达地区生物燃料乙醇生产facilities-Minnesota协会,2022⁵⁰

在明尼苏达州选址分布的氨生产的潜在好处

明尼苏达州农民购买、运输、和应用氮每年大约770000吨玉米领域wind-to-green氨在本地设施可以生产它。使用可再生能源来生产绿色氨因此提供了多个潜在的好处。关键农业输入可以在本地生产,利用当地能源资源,否则可能不会被使用,并提供经济效益明尼苏达州的农村社区,即使对化石燃料的依赖(和相应的排放)是减少农业部门。

此外,而明尼苏达州当地社区的改进的弹性值和食品系统没有量化,这并不意味着价值是不存在的。什么是明尼苏达州的农民和消费者免受外部冲击成本,抬高成本的自然寿命扩展,传统的氨的成本目前用于种植我们的食物吗?的值是多少减少氮肥供应的脆弱性供应链通过建立短?这些问题超出了本研究的范围,但值得考虑,答案可以帮助通知本地工业发展政策框架。

此外,由于氨可以作为化学能量储存的一种形式,它有可能使用无碳燃料内燃机,发电,或热的应用程序(例如,谷物干燥)。它也可以作为一种低成本的氢载体和使用(例如,燃料电池)。这些应用程序仍在发展,但显示出重大的承诺。然而,实现绿色氨的多个不少好处(农业和beyond-would需要对齐的经济学和政策框架。

下一个:经济学

绿色氨生产的主要成本动因是建设一个设施的资本成本和运营成本来保持工厂运行而提供投资回报。而潜在的利用绿色氨的机会比比皆是,这些用例的可行性取决于市场,技术,成本,政策、系统集成等。已知的肥料市场是一个潜在的主要市场。技术经济的分析模型的绿色氨生产领域,鉴于目前商业上可行的技术,可以识别的相对影响,生产的主要成本动因和突出关键杠杆推进这些机会扩展。

资本成本

农业利用研究所(AURI)领导的评估商业可行性的绿色氨和背后的成本动因,因此,可能网站这些设施在一个分布式的方式接近使用网站在明尼苏达州。技术本身并不是一个障碍。这是哈勃-博施方法理解和商业化。有紧急的技术,如氨的直接电化学转换,在Haber-Bosch合成提供一些好处,如上下坡道生产的能力,但这些技术仍在发展。因此这个评估侧重于利用Haber-Bosch生产过程来理解哪些成本是最大的潜在的当地司机绿色氨设施。

基于分布式氨生产的兴趣,AURI选择以下设施尺寸建模:25岁,50岁,100年,250吨/天(兼总经理)氨生产。这些尺寸远小于典型自然氨基于燃气设施,在美国平均1500吨每天。不过,上下文,明尼苏达州250信息设施将提供大约50%的当前的氨的需求。250吨每天设施也会十倍比全世界任何现有的电解装置。

进行这项评估,AURI提出以下假设:

• 250吨每天氨设施需要10兆瓦的电力
• 该设施将运行在30%的利用系数
• 电解槽细胞耗资700美元/千瓦
• 电解槽堆栈将10年期生活(合约维护成本)建成的

下面的表2,250年的一系列设施的资本成本估计每天每吨4889美元。典型的天然气氨设施如此规模的每天每吨成本约为2000美元。这种差异在很大程度上归因于电解设备成本的主要因素,不同与传统steam-methane改革设施:电解槽的成本和需要建造过多设施实现生产时利用可变电源。如表2所示,随着设施规模的增加,电解槽线性增长的成本。此外,设备利用系数为30%,植物必须为3倍大小的信息输出,以确保这些电解槽可以连续运行。

表2:氨生产资本成本

为了更好地理解的相对影响这些成本动因,以及未来潜在的这些设施,AURI评估的潜在影响电解槽的减少成本(从700美元/千瓦时降至200美元/千瓦时)或设施的利用系数的增加(从30%到100%)可能是项目总成本。

使用100吨每天从表2例,200510美元这一评估的基本情况。表3显示了这些变化的潜在影响。

表3:潜在的资本成本的影响趋势在细胞100吨每天计划成本和利用因素(在1000年代)

一个电解池没有移动部件;的主要组件是膜的材料成本。随着材料的发展,当前预测这些价格将从每千瓦700美元下降到200 - 300美元每千瓦。同时利用水平,这将减少35%的资本成本。

提高利用系数会降低资本成本,避免“建造过多的设备同等水平的吨每天生产。利用系数为60%至70%,即使电解槽成本保持稳定,会降低资本成本降低30 - 35%。

政策环境会对直接重大影响资本成本(例如,通过激励和低息融资)和利用系数(例如,通过启用虚拟电力购买协议)。这些将在下面的政策部分讨论。

运营成本

操作上,绿色氨设施成本与steam-methane改革机构竞争。表4 100吨每天的设施的运营成本的细节。这种规模设施被选中作为一个工厂规模在明尼苏达州农业地区当地的需求如马歇尔。

这个分析显示运营成本为388美元,或约400美元每吨氨100吨每天的设施。这种类型的设备只能基于现金流今天直接运营成本。的背景下,氨目前每吨售价1600美元,不过,如前所述,目前氨最近历史平均水平相比价格很高(见图5,上图)。

表4:绿色氨设施运营成本

虽然这生产成本保证良好的现金流,了解潜在的私人资本投资于这种类型的植物,与私人投资者通常寻找回报率超过15%,针对氨Unlevered内部收益率是评价销售价格每吨600美元和1200美元(表5)。这一分析表明,生产成本将没有足够的服务数量足够大的债务融资以满足商业投资者。达到商业融资的预期回报率超过15%,细胞需要的成本跌向200美元/千瓦成本估算和/或利用系数需要增加到50 - 70%范围内。

表5:Unlevered内部收益率100吨每天

利用率和权力访问

利用率可以增加电力供应稳定。这表明许多可能的降低资本成本的主要手段:能够从地理多样化的可再生能源供应商,通过多个电力购买协议(ppa),在更高的能力因素,通过风能/太阳能混合动力系统,通过系统加上电力和/或存储。

如表6所示,这可以支付更高的电价如果他们导致利用率。的确,在今天的技术成本,电力的成本可能会翻倍,但如果增加成本可以供电的设备可以运行在90%的利用率,内部收益率会变得积极。换句话说,减少资本成本(通过增加的时间百分比可以使用设备)是一个更重要的因素比功率(每千瓦时)的成本。

表6:电力价格和利用率的影响

氢气的成本在上升

正如上面提到的,传统灰色氨的价格取决于天然气的价格,是用来制造氢。

天然气价格高企带来的未贬值的现金成本电解氢几乎在平价与传统(表7)。鉴于美国目前正在加大出口液化天然气,能力和目标提供西欧(目前高度依赖进口的天然气从俄罗斯),似乎美国天然气价格将整体趋势向上,导致绿色氨的经济竞争力相比传统灰色氨。

表7:鼻中隔黏膜下切除术后电解和制氢成本

下一个:评估潜在的政策杠杆

降低电解槽的成本,生产需要增加。当前制造兆瓦(MW)的规模,但生产规模的瓦(GW)需要驱动整体价格下降到200 - 300美元/千瓦范围。就像其他技术,如风能、太阳能、和乙醇,资本成本高在这个早期阶段的商业化。随着制造业加大,成本预计将会下降。

将会看到在这一节中,尽管绿色氢和氨在明尼苏达州的应用潜力和中西部地区,当前政策框架为开发这个行业可能是不够的。现有的低碳燃料西海岸信贷标准旨在支持和保护他们的西海岸市场:风能或太阳能过程能量,使清洁燃料在中西部地区将不会提供碳信用在西海岸的监管结构。另一个选择,联邦税收抵免为碳信贷和封存技术,绿色氨可能出现额外的激励措施的可能性在未来,尽管目前尚不清楚在这一点上绿色氨/尿素是否有资格获得信贷。第三个可能成为绿色氢税收之一- - - - - -提出取消但尚未通过。考虑这些现有结构之后,本章节的最后部分将探讨因素需要考虑对一个潜在的中西部地区低碳燃料standard-particularly之间的选择物理和虚拟电力购买协议。

现有的低碳燃料标准(lcf)

市场提供银行金融激励清洁燃料(如绿色氢和氨)只存在于美国西海岸:加州、俄勒冈州、华盛顿州和不列颠哥伦比亚省。⁵¹这些国家的低碳燃料标准(lcf)依靠年度碳强度(CI)基准,⁵²定义为生命周期温室气体排放的数量单位的燃料能源。⁵³

符合性能依赖于碳信用和赤字会计系统中表达吨当量二氧化碳。碳信用额是货币化当管制方(企业生产或销售化石燃料如汽油、柴油、丙烷、和天然气在这些州)⁵⁴必须购买学分银行体系信用来抵消碳赤字。受监管实体积累赤字时生产燃料和碳排放强度得分高于疲劳性能的目标。⁵⁵

对于没有或低碳燃料项目开发人员,有三个主要方法生成碳信用额lcf以下奖励标准:

1. Fuels-based相信:实体产生零个或像绿色低碳燃料氢,产生信用基于排放减少相比性能的碳排放强度基线。这些信用激励项目开发人员生产清洁燃料选项lcf西海岸市场。⁵⁶
2. 基于项目发放贷款:这些项目减排整个石油供应链,包括碳捕集与封存。⁵⁷
3. 零排放汽车基础设施相信:氢燃料和直流电气安装快速充电设施基于能力生成碳信用额。这些抵免帮助中型和重型零排放汽车。⁵⁸

资格作为生产过程低碳能源低碳燃料的西海岸lcf市场,代源必须直接消耗的能源燃料生产过程中根据特定的参数:

• 低碳强度电世代必须提供设备的控制下的低碳燃料生产国。任何可再生能源与电力相关证书不能退休或声称在任何其他程序除了联邦可再生燃料标准。
• 代设备是直接通过专线连接到燃料生产设备,发电和负荷都是物理上位于客户效用计。
• 低碳燃料设施的电气负载足以匹配的低碳电力强度声称使用每月平衡时期。⁵⁹

这个燃料的计量方法不允许间接低碳会计机制过程能量,如购买可再生能源证书或“greensleeve”电力购买协议生成来自可再生资源,除非这些设施供电电网西海岸的一个平衡。⁶⁰资格,风力或太阳能电动工具提供能源低碳燃料的生产过程必须“背后的米,”或饲料可再生电力直接在西海岸国家电网控制过程的能量来获得碳信用额。

这些严格的参数将明尼苏达州和Midwestern-made绿色氢,绿色氨、和生物燃料西海岸市场处于竞争劣势,因为任何风能或太阳能过程能量,使清洁燃料不会提供碳信用在西海岸lcf监管结构。一些非西方海岸国家挑战的参数西海岸lcf市场法律依据他们违反了联邦政府的独家权威管理各州之间的贸易。第九巡回上诉法院,然而,否认这些挑战,裁定这些国家仅仅是行使国家“警察”大国通过调节本州政党和本州事务通过碳运输燃料的生命周期的会计方法。^61年

45问:联邦税收抵免

联邦税收抵免碳信贷和封存技术^62年(也称为“45问税收抵免”)可能存在的可能性,额外的融资选择绿色未来的氨。最近,美国国税局(IRS)提出监管要求展示了“安全地质储存的碳氧化物”,重点强调了永久性地质存储。^63年然而,45问税收优惠包括“化学转化的合格的氧化碳材料或化合物的合格的碳氧化物安全地存储。”^64年美国国税局拒绝评论是否特定的化学过程,包括固定二氧化碳转化为特定的化合物将有资格获得45问税收抵免。^65年,美国国税局还未明确表示是否隔离二氧化碳的形式绿色尿素,并最终植物材料,将有资格(以及如何)45问税收抵免。

H2税收抵免

在2021年提出,构建更好的行动提供了激励刺激生产清洁的氢。生产商可以利用一个生产税收抵免的3美元每公斤10年或投资成本的高达30%的税收抵免电解器和其他设备,声称今年设备投入使用。^66年每公斤实际信贷量的氢会不同数量的基础上每公斤二氧化碳排放产生的氢,在生命周期的基础上衡量。^67年2022年7月,美国通货膨胀削减法案还包括188金宝搏网页版体育一个为低碳每公斤3美元税收抵免氢。确切数量的信贷是由氢的完整生命周期温室气体排放和满足一个项目的能力“乘数”标准的服务日期和工资和劳动需求。^68年

的潜在影响联邦政府的激励措施

表8突出的潜在影响45问税收抵免和绿色税收抵免氢可以扩展绿色氢行业的商业投资。的值如下所示的学分是保守估计的潜在税收抵免的价值观。45问税收抵免值估计提供一种支付35美元/吨二氧化碳避免在H2税收抵免H2估计为1.50美元/公斤。

unlevered内部收益率(IRR) 100吨每天的植物,没有任何税收抵免或激励,不会今天的现金流为600美元/吨。然而,如表8所示,1.50美元/公斤H2税收抵免,在现有的条件下,增加unlevered内部收益率为正的百分比。表8进一步表明,这两种激励设施可以捕捉积极irr与降低电池的成本或提高利用系数,孤独。提高利用系数和减少成本的细胞,这些激励措施将推动设施进入领土,吸引商业投资。

表8:Unlevered IRR潜在联邦激励的影响

明尼苏达州当地:农业部可再生的化学生产激励计划

如前所述,明尼苏达州农民购买大约350000吨尿素农田应用程序。^69年州法律已经免除了从销售和使用税购买或使用化学肥料在农业生产中使用或消费。^70年为了激励绿色尿素购买和使用在农民中,决策者可以建立农业收入税收减免或补贴绿色尿素生产机制(如明尼苏达农业部可再生的化学生产激励计划。这个项目已经在磅生产基地激励一个财政季度,尽管它是面向纤维素生物质和糖。^71年有一种强烈的尿素市场销售和使用,和经济的进一步研究将有助于确定财务这些发展的有效方法。

本地:中西部地区低碳燃料标准的框架

深思熟虑的中西部地区低碳燃料标准的设计可以吸引投资者明尼苏达州和天气帮助这个萌芽产业市场的不确定性。明尼苏达州的低成本的风力发电位置很好使用清洁能源生产绿色氨肥料或燃料。188金宝搏网站地址大多数,如果不是全部,可使用风能和太阳能发电设施在明尼苏达州参与可再生能源跟踪平台,M-RETs^72年,把电能输入到Midcontinent独立系统运营商(味噌),15个州电网平衡权力和马尼托巴省,加拿大。^73年

实物交割电力购买协议(ppa)和虚拟电力购买协议(VPPAs)绿色能源可能是最简单的路径排位赛绿色氨在一个环境属性的市场项目,比如低碳燃料标准。

物理PPA框架

实物交割PPA,买方,在这种情况下,氨设施,将充分的所有权电子从可再生能源和可再生能源的信贷项目。企业买家负责货币化电子批发电力市场和/或通过产品销售,如绿色氨。此外,企业买家可能负责任何传输成本与可再生能源相关项目。^74年这种安排与西海岸lcf市场behind-the-meter过程能量的要求。

例如,明尼苏达大学莫里斯附近研究和拓展中西部中心最近宣布计划和直接动力输送绿色氨项目资金。^75年拟议的项目将建造并运营一个商业规模风能绿色氨工厂生产一吨每天低收入和零碳氨。风力发电机驱动后面的绿色氨工厂将位于计,把可再生能源学分(RECs)绿色生产氢和氨。

其他项目也可以用于这个behind-the-meter设置与设施的选址直接服务于工厂。可以看看氨销售由县和比较的风力资源识别领域对齐,如图10所示。^76年绿色氨设施和相关的可再生能源发电还可以选址接近现有氨储存设施。

图10:风能潜力之间的匹配和氨的需求

作为另一个例子在华盛顿,道格拉斯县公用事业区最近在5 mw绿色破土氢生产设备根据井水力发电项目。^77年项目将使用以前的水电季节性供应过剩导致消极的电价,就像偶尔供过于求的风在中西部北部地区。道格拉斯郡布丁与北美丰田汽车还持有私人合同购买零碳氢用于燃料电池输出。^78年这一发展的一部分,目前的法案在华盛顿州议会授权和激励通过免税氢气站的扩张。提出,该法案将允许公用事业区和市政公用事业的能力,生产、使用、销售和分发绿色电解氢。^79年

明尼苏达州的决策者可以利用一组类似的免税鼓励建设氢燃料基础设施和公用事业可能使一个新的收入来源,过渡到零碳能源。这种方法表明,调整生产风能和太阳能资源的最佳地点,即使有网格限制,这些设施的可再生能源产能最大化。

虚拟PPA框架

另一个选择是虚拟电力购买协议。VPPA下企业买家购买电力的电力和可再生能源证书的可再生能源项目所有者。VPPA完全是一个金融交易。企业买家与效用的关系保持不变在零售电力水平。企业买家仍然满足任何能源需求通过传统公用事业能源供应,但它“绿化”能源通过购买可再生能源证书/千瓦时测量和验证的证书由第三方。^80年虚拟风力或太阳能电力购买协议在中西部地区可能镜子西海岸lcf法规关于过程能源供电到中西部地区的电网平衡权威,味噌。可以说,这将给Midwestern-made清洁燃料燃料市场上的竞争优势,因为味噌的大能源足迹和低成本的过程。

监管,使VPPAs绿色氨会释放这些设施在电网网站最有利的地方。这可能包括部分拥堵问题或附近的电网中存在的无水氨储存设施如Glenwood,默多克,花园城市,或上面提到的罗斯蒙特。物理ppa要求上浆可再生能源发电设施绿色合成氨装置的大小,同时预测氨市场,可以引入资本风险和更高的成本逐步降低。^81年VPPAs绿色氨将避免这种资本项目的并发症。

然而,绿色氨设施是否可再生能源来源绿色VPPAs味噌需要更多的检查。VPPA可再生能源可以减少价格的不确定性,但大多数wind-rich区域内味噌遭受交通堵塞和接受经济缩减在某些时刻。^82年或者,一个项目可以获得可再生能源证书(RECs)在公开市场上。然而,推荐从现有设施的可用性是很难辨别的数据从M-RETs公共报告只显示年产量和退休的数据。^83年此外,在依靠市场有风险采购推荐价格可以体验大波动。^84年VPPAs绿色能源的可用性,甚至通过推荐,因此仍然是一个悬而未决的问题。

图11:伯克利实验室的可再生能源和电力批发价格Tool-Negative价格频率和风力经济地区的详细地理位置限制因为缺乏传输容量和风能体积。

下一个:结论

绿色氨技术是可行的,但资本成本在扩大本地生产的主要因素。预计电解槽的价格将会下降,但incentives-debt融资、生产刺激政策需要更快地降低成本和规模的产业。同样,另一个关键因素,运用,说明需要更不断的绿色能源,创造机制,促进两个扩展电力生产和电力获得这些设施。

大而集中的往往是阻力最小的路径。但是,在绿色氨生产分布在该地区是一种潜在有益的路径。它可以扩展到当地的用例,那么权力受限,可能会释放权力运动,也会降低物流和运输成本。最后,因为氢和氨可用于许多目的以外的肥料,商业化系统肥料(一个已知的市场和技术)可以开始大规模部署,使未来的应用能源存储、运输和使用国家和地区。

绿色氨可能是一个经济发展战略和弹性在明尼苏达州的农村社区:生产我们自己的肥料,由我们当地的合作社,由我们当地的能源资源。

下一个:学分

资金成为可能通过一个研究所授予对环境的影响。

最初的项目合作伙伴包括:

弗里茨地基变形、清188金宝搏网站地址洁能源资源团队(组)项目经理农村能源开发、明尼苏达大学扩展区域可持续发展伙伴关系(RSDP)

香农斯达森为清洁能源和弹性社区、项目助理——西北CERT 188金宝搏网站地址RSDP

迈克里斯在西方国家可再生能源中心主任研究与服务中心

哈罗德Stanislawski业务发展主管农业利用研究所(AURI)

杆拉金斯在AURI科技高级主管

额外的合作者加入团队完成项目分析和报告包括:

Lissa Pawlisch董事确实的事情

梅丽莎桦木农村能源开发经理&中央CERT协调

卢卡Zullo科技、老主任AURI

下一个:笔记

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