綠氫走紅歐洲

 

    德國、法國、西班牙等在“歐盟氫能戰略”的背景下，也相繼宣布各自國家的氫能路線圖。2021年8月17日，英國商業、能源與產業戰略部(BEIS)發布了《英國國家氫能戰略》，提出到2030年，英國將成為全球氫能領域的領導者，擁有5GW的氫生產能力，可替代天然氣，為300萬戶英國家庭提供電力。該戰略預計到2050年，英國約20%—35%的能源消費來自于氫，這一比例大大高于全球平均水平(10%)。

 

    其實在歐洲，看好氫能發展的不止是英國。早在2020年6月，德國就對外公布了《德國國家氫能戰略》，意欲借助氫能早日實現能源轉型目標。特別值得一提的是，該戰略明確了綠氫是未來發展重點。德國的目標是2030年前將電解水綠氫產能提高至5GW，2040年達到10GW。德國聯邦經濟事務部長彼得·阿爾特邁爾(PeterAltmaier)對外宣稱：“我們必須為德國確立，在氫技術領域世界第一的道路。”

 

    可以看出，歐盟內部對綠氫的發展寄予厚望。歐盟未來25年將在氫能等清潔能源上投入4700億歐元，以便在氫能產業競爭中戰勝中國、美國、日本等對手。目前，歐洲各國已經紛紛開始著手布局氫能產業，力圖成為相關氫能技術的全球領導者，并且將氫能源的發展納入其經濟復蘇計劃的一部分。除了歐盟外，俄羅斯、加拿大、澳大利亞、智利和阿曼等也提出了氫能戰略。不過，歐盟官方多次表示，中國才是真正的競爭者。中國計劃在2060年實現碳中和，氫在其中將起到重要作用。“我們仍處于領先地位，但中國正在形成挑戰。”歐洲氫能組織主席查茨馬爾卡基斯說，“中國只落后我們2-3年。”

 

    明天的石油

 

    歐盟的氫能開發分三個階段進行：2020-2024年為第一階段，將在歐盟境內建造一批單個功率達100兆瓦的可再生氫電解設備，全歐的可再生氫制備總功率達到6000兆瓦，年產量超過100萬噸;2025-2030年為第二階段，建成多個名為氫谷的地區性制氫產業中心，使年產量達到第一階段的10倍;2030-2050年為第三階段，重點是氫能在能源密集產業的大規模應用，典型代表是鋼鐵和物流行業。為此，歐盟將投入4700億歐元。所需資金一部分將來自歐盟國家目前正在談判的數千億歐元的新冠重建計劃，另一部分來自私人投資。

 

    同時，歐盟還成立了歐洲清潔氫聯盟，由相關企業、民間機構、國家及地區能源官員和歐洲投資銀行共同發起，旨在為氫能源的大量生產提供投資，進行技術合作等。企業成員包括蒂森克虜伯、西門子、殼牌、空客，以及丹麥和挪威的一些公司等。

 

    歐洲氫能組織的數據顯示，到2050年，全球氫工業的年營業額將達到7000億美元。經濟學者克拉維特爾表示：“氫能經濟相關商機不計其數，從生產和加工綠色氫氣的機械設備，到船舶或陸路的國內和國際運輸，再到終端應用，如燃料電池等。”

 

    作為歐洲第一大經濟體，德國政府發展氫能產業的路徑很清晰——使用綠氫，支持市場的快速增長，并建立相應的價值鏈。德國教育及研究部對外表示：“綠氫是明天的石油。靈活的能源載體對于能源轉型必不可少，并為我們開辟了新的市場。我們必須抓住獨特的機會，利用我們的專業知識成為全球能源轉型的供應商。”德國決定將投資90億歐元發展氫能，其中70億將用來壯大整個氫價值鏈，20億歐元專用于氫的國際合作。

 

    德國重工業已經在其長期脫碳計劃中大力押注綠氫。許多能源密集型德國公司，如化工集團巴斯夫(BASF)或鋼鐵制造商蒂森克虜伯(ThyssenKruppAG)，已經制定了大幅減排的詳細計劃。目前，歐洲不少企業已搶先一步，成為氫經濟的供應商。比如，電解槽運營商與電力和燃氣電網運營商建立新的業務與合作模式。德國蒂森克虜伯便是其中之一。該公司計劃擴大水電解生產能力，以大規模生產綠色氫氣。他們還與德國能源公司E.ON建立了合作伙伴關系，以建設氫基礎設施。英國電解槽制造商ITMPower也表示，他們計劃與丹麥電力公司Ørsted合作。

 

    綠氫成本高

 

    2020年，全球化石能源逐步式微，氫能作為能源轉型的重要探索方向，產業發展勢頭強勁，成為各國積蓄力量的焦點。歐盟委員會發布《歐盟氫能戰略》，以大力促進氫能發展，特別是可再生能源制氫產業的發展以及氫能的廣泛應用。德國柏林工業大學經濟學者克拉維特爾表示，如果未來一段時間內不能通過技術改進，降低生產成本，而必須依靠長期投資扶持，歐洲氫能經濟的發展將遇到阻礙。歐盟目前支持藍氫扮演過渡角色，同時改進技術，降低太陽能和風能發電的價格等。

 

    不過，歐盟氫能戰略下巨大商機的背后也存在幾大挑戰。歐盟的目標是綠色氫能。綠色氫能在電解槽中制造，利用可再生電能將水分解為氧和氫。只有通過可再生能源生產的氫才是綠氫。由于電解成本較高，目前95%商業用氫是用化石燃料生產的，制造過程會排放大量二氧化碳，因此這種氫能叫作灰氫。還有一種用天然氣生產的氫，也不是零排放，被稱為藍氫。綠色氫能是實現零排放的關鍵，但價格高昂。根據歐盟委員會的估算，目前綠氫生產成本約為每公斤3-5.5歐元，遠高于灰氫的每公斤1.5歐元。

 

    國際能源署(IEA)在2020年6月發布的《全球氫能進展》報告中指出，氫能技術在2019年保持了強勁發展勢頭，引起了各國政府和企業投資者的濃厚興趣。在氫能消費領域，能源、化工、制造企業之間跨界合作蓬勃興起，氫燃料電池汽車快速搶占市場，氫動力火車、船舶、卡車等氫能社會話題也引起關注。歐盟各國政府跟風而動，正以空前力度推動氫能產業發展。

 

    目前，以德國為代表的歐盟成員國已實現了制氫、運輸、儲存及燃料電池應用的氫能全產業鏈，且已將燃料電池技術應用到汽車、船舶和發電站等多個領域。但由于可再生能源制氫仍無法被廣泛使用，歐盟氫能戰略實現及企業赴歐投資相關產業的瓶頸問題也成為各界關注話題。

 

    歐盟綠氫發展雖存在技術、產能等攔路虎，但另一方面，也將助推氫能技術創新，為企業赴歐投資創造機遇點。從歐盟各成員國近些年以來氫能產業開發情況，德國和法國表現最為突出。其中德國在《歐盟氫能戰略》發布之前，即官宣《國家氫能戰略》，提出支持擴大“綠氫”市場。在此框架下，2021年1月，德國聯邦教研部發表公報，將斥資約7億歐元開展氫能重點研究項目，具體包括“H2Giga”、“H2Mare”和“TransHyDE”，項目將分別解決德國發展氫能經濟過程中的電解槽批量生產、海上風能制氫和氫氣安全運輸等技術障礙。法國在國家氫能路線指導下，兩大能源巨頭道達爾和恩吉公司同在1月份宣布合作投建綠色制氫基地Masshylia，最為值得關注的是，該基地對氫氣的生產和儲存采用了創新的解決方案，這在歐洲尚屬首例。

 

    氫氣，將在未來的無碳能源系統中扮演不可或缺的角色，但對2050年氫氣在能源消費中的占比預測卻相差懸殊。國際可再生能源署認為是12%，氫能理事會認為是18%，歐盟宣布的目標是24%。但無論結果如何，要想推進氫能技術，必須降低成本。可再生能源成本過去十年已大幅降低，但仍需繼續下降。而電解水制氫成本，包括基本硬件電解槽，必須遵循類似路徑下降。

 

    氫能將在全球主要工業應用中起步，首先以藍氫的形式出現，然后以綠氫的形式出現。對于綠氫來說，電解槽至關重要，全球電解槽制造商正計劃擴大生產規模，以降低成本。德國工業巨頭蒂森克虜伯是鋼鐵制造商和氫氣生產商，其從生產商和用戶兩個角度看待氫氣問題。該公司的標準電解裝置是一個20兆瓦的模塊，每小時可生產4000立方米氫氣。蒂森克虜伯副總裁馬爾科姆·庫克表示，“我們已降低成本，并將基本模塊的規格提高到20兆瓦”。

 

    國際可再生能源署在2050年能源轉型路線圖中估計，如果全球綠氫產量達到4億噸，將需要2050年前電解槽產能達到5太瓦。目前全球已安裝的電解槽產能約8吉瓦。這些數字表明，要想實現政府和國際機構設定的綠氫目標，必須大幅提高電解槽產能，而這將需要持續設定綠氫發展目標和降低生產成本。

 

    綠氫產業擁有廣闊的發展空間，也面臨著緊迫的轉型壓力。未來，綠氫的成本下降不僅有賴風電、光伏等行業的降本增效，還要依靠以電解槽為代表的全產業鏈的技術進步。隨著產能擴大、輸配基礎設施建設加快，氫能產業鏈的規模效應將日益顯著，這也將促進更多研發力量參與其中，從而大幅降低成本，推動綠氫的進一步普及。見道網

 

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    綠氫

 

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