綠色氫能成為清潔能源主流

 

全球氫市場(chǎng)的發(fā)展可以以類似于可再生能源的方式將能源關(guān)系區(qū)域化，從而促進(jìn)不斷變化的電力動(dòng)態(tài)。這是國(guó)際可再生能源機(jī)構(gòu)(IRENA)最新分析的信息，該機(jī)構(gòu)發(fā)布了最新報(bào)告“能源轉(zhuǎn)型的地緣政治：氫因素”。報(bào)告預(yù)測(cè)，到2050年，氫能占全球能源消耗的12%。30多個(gè)國(guó)家和地區(qū)已經(jīng)在積極規(guī)劃氫能的未來(lái)，到2050年，IRENA認(rèn)為，30%的氫能跨境交易——超過(guò)目前的天然氣跨境貿(mào)易。以綠色氫作為市場(chǎng)活動(dòng)的主要驅(qū)動(dòng)力，替代和脫碳每年約7100萬(wàn)至1.2億噸(包括現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)和消費(fèi))的現(xiàn)有灰氫需求。天然氣價(jià)格上漲正在產(chǎn)生影響，因?yàn)檫@是灰色和藍(lán)色氫的最大投入。但是，使用可再生能源產(chǎn)生的氫是一個(gè)潛在的游戲規(guī)則改變者。

 

綠色氫可用于電力系統(tǒng)、難以減排部門的脫碳、長(zhǎng)期季節(jié)性和區(qū)域儲(chǔ)存，以及作為其他替代燃料解決方案的基礎(chǔ)。這并不是什么新鮮事——“氫經(jīng)濟(jì)”幾十年來(lái)一直是爭(zhēng)論的一部分。IRENA規(guī)劃和項(xiàng)目支持主管、該報(bào)告的合著者ElizabethPress表示：“新的是脫碳應(yīng)用和相關(guān)創(chuàng)新以及如何應(yīng)用它們。”對(duì)于氫市場(chǎng)的未來(lái)，有兩種不同但可能互補(bǔ)的愿景。首先是那些通過(guò)出口碳?xì)浠衔飫?chuàng)造財(cái)富的經(jīng)濟(jì)體將用清潔能源取代部分收入，建立大規(guī)模集中生產(chǎn)，使用最好的可再生能源來(lái)降低成本。作為實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)多元化的有用方法，澳大利亞、阿曼、沙特阿拉伯和阿拉伯聯(lián)合酋長(zhǎng)國(guó)等國(guó)家已經(jīng)在對(duì)綠色氫做出承諾。

 

第二個(gè)愿景是，新的生產(chǎn)中心可能會(huì)出現(xiàn)在可再生能源技術(shù)潛力很高的地方，當(dāng)然還有水。擁有大量低成本可再生能源的國(guó)家可能會(huì)成為綠色氫的生產(chǎn)者，從而產(chǎn)生重大的地緣經(jīng)濟(jì)和地緣政治后果。“氫的多功能性在于你可以分散一切，”西門子能源公司MEA新能源負(fù)責(zé)人ManuelKuehn說(shuō)。那些具有巨大可再生能源潛力的國(guó)家可以成為綠色工業(yè)化的場(chǎng)所，利用其潛力吸引能源密集型產(chǎn)業(yè)。中國(guó)、日本和歐洲已經(jīng)在生產(chǎn)上取得了領(lǐng)先，智利宣布了到2040年成為綠色氫出口國(guó)的國(guó)家戰(zhàn)略。歐洲很可能成為主要的進(jìn)口國(guó)，而歐洲的額外性規(guī)則意味著可再生能源用于電解必須附加在發(fā)電中。

 

電氣化優(yōu)先

 

根據(jù)Press的說(shuō)法，要做的重要事情是優(yōu)先考慮。“如果電氣化是合理的，而不是去另一家運(yùn)營(yíng)商然后脫碳，你應(yīng)該電氣化，”她說(shuō)。重要的一點(diǎn)是，在早期有必要?jiǎng)?chuàng)造市場(chǎng)。“你應(yīng)該專注于集中化[利用基礎(chǔ)設(shè)施并創(chuàng)造需求]的應(yīng)用程序以及那些沒(méi)有替代品的應(yīng)用程序應(yīng)該將重點(diǎn)放在氣候迫切需要的那些應(yīng)用程序上，”Press補(bǔ)充道。RobinBaillie說(shuō)：“這主要是一個(gè)數(shù)字問(wèn)題。目前幾乎沒(méi)有大規(guī)模生產(chǎn)綠色氫氣，但是，將碳捕獲技術(shù)添加到現(xiàn)有的氫氣基礎(chǔ)設(shè)施是一個(gè)快速的勝利，可以實(shí)現(xiàn)大約80%到90%產(chǎn)生的CO2將被捕獲并在其他地方使用或封存。”

 

關(guān)于使用綠色氫的另一個(gè)論點(diǎn)是效率和轉(zhuǎn)換過(guò)程中的功率循環(huán)損失。氫不是一種能源，而是一種能源載體，它的產(chǎn)生、運(yùn)輸和轉(zhuǎn)化都會(huì)帶來(lái)沉重的能源損失。Baillie認(rèn)為，鑒于可再生能源的低成本，這不一定是個(gè)問(wèn)題。“一旦在生產(chǎn)和存儲(chǔ)中廣泛采用，轉(zhuǎn)換損失就會(huì)失去影響，”Baillie說(shuō)。“從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，氫能發(fā)電是可能的，事實(shí)上，西門子和通用電氣等公司已經(jīng)開發(fā)出可以依靠氫運(yùn)行的渦輪機(jī)。”ProtiumEnergy的首席執(zhí)行官克里斯杰克遜表示，這個(gè)問(wèn)題并不像能源效率那么簡(jiǎn)單。相反，他建議重點(diǎn)應(yīng)該放在資源的有效利用上。電池平衡電網(wǎng)所需的土地和稀土金屬數(shù)量可能導(dǎo)致比氫轉(zhuǎn)化效率損失更大的浪費(fèi)。當(dāng)然，綠色氫市場(chǎng)的問(wèn)題是何時(shí)而非是否會(huì)變得具有成本競(jìng)爭(zhēng)力。RethinkEnergy的高級(jí)分析師HarryMorgan認(rèn)為它應(yīng)該在兩年內(nèi)具有成本競(jìng)爭(zhēng)力。

 

隨著電解槽制氫的成本曲線下降，它應(yīng)該會(huì)帶來(lái)新的供應(yīng)機(jī)會(huì)和其他基本服務(wù)，例如在可再生能源過(guò)剩時(shí)管理電網(wǎng)。摩根認(rèn)為，到2030年，規(guī)模經(jīng)濟(jì)將使電解槽的成本降低85%以上，達(dá)到每千瓦340美元，價(jià)格下降的速度比許多人預(yù)測(cè)的要快。他指出了光伏市場(chǎng)在成本曲線預(yù)期方面的歷史，并認(rèn)為雖然單個(gè)組件的價(jià)格最近可能由于供應(yīng)鏈問(wèn)題而出現(xiàn)飆升，但項(xiàng)目成本的總體增長(zhǎng)很少。摩根認(rèn)為建設(shè)產(chǎn)能的學(xué)習(xí)率約為14%——在這種情況下，太陽(yáng)能的學(xué)習(xí)率為23%。全球項(xiàng)目和電解槽生產(chǎn)設(shè)施的管道最近出現(xiàn)了四位數(shù)的增長(zhǎng)，僅在過(guò)去18個(gè)月宣布的超級(jí)工廠公告中就有35GW的電解槽產(chǎn)能。在短短幾年內(nèi)，每公斤電解槽的資本支出已從1960年代美國(guó)宇航局的600,000美元降至今天的1,400美元。每千瓦200美元的預(yù)測(cè)不再被認(rèn)為是非凡的。

 

截至2022年1月，26個(gè)國(guó)家制定了國(guó)家氫能戰(zhàn)略，其中一半是在過(guò)去一年啟動(dòng)的，許多國(guó)家都包括電解槽產(chǎn)能目標(biāo)。氫市場(chǎng)將對(duì)能源系統(tǒng)產(chǎn)生影響，影響從地緣政治到太陽(yáng)能光伏發(fā)展的方方面面。IRENA創(chuàng)新與技術(shù)中心主任DolfGielen表示：“在2050年的情景中，氫的作用與直接電力的作用相比相形見絀。”“它的重要性是氫氣的四到五倍。”要使氫在這些情景中占能源市場(chǎng)的12%，三分之二將由4TW至5TW的電解槽提供，需要8TW至10TW的可再生電力，或者是目前可再生能源裝機(jī)容量的三倍。見道網(wǎng)

 

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綠色氫脫碳

 

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