綠色氫將在脫碳中發揮重要作用

 

綠色氫能成為清潔能源主流

 

全球氫市場的發展可以以類似于可再生能源的方式將能源關系區域化，從而促進不斷變化的電力動態。這是國際可再生能源機構(IRENA)最新分析的信息，該機構發布了最新報告“能源轉型的地緣政治：氫因素”。報告預測，到2050年，氫能占全球能源消耗的12%。30多個國家和地區已經在積極規劃氫能的未來，到2050年，IRENA認為，30%的氫能跨境交易——超過目前的天然氣跨境貿易。以綠色氫作為市場活動的主要驅動力，替代和脫碳每年約7100萬至1.2億噸(包括現場生產和消費)的現有灰氫需求。天然氣價格上漲正在產生影響，因為這是灰色和藍色氫的最大投入。但是，使用可再生能源產生的氫是一個潛在的游戲規則改變者。

 

綠色氫可用于電力系統、難以減排部門的脫碳、長期季節性和區域儲存，以及作為其他替代燃料解決方案的基礎。這并不是什么新鮮事——“氫經濟”幾十年來一直是爭論的一部分。IRENA規劃和項目支持主管、該報告的合著者ElizabethPress表示：“新的是脫碳應用和相關創新以及如何應用它們。”對于氫市場的未來，有兩種不同但可能互補的愿景。首先是那些通過出口碳氫化合物創造財富的經濟體將用清潔能源取代部分收入，建立大規模集中生產，使用最好的可再生能源來降低成本。作為實現經濟多元化的有用方法，澳大利亞、阿曼、沙特阿拉伯和阿拉伯聯合酋長國等國家已經在對綠色氫做出承諾。

 

第二個愿景是，新的生產中心可能會出現在可再生能源技術潛力很高的地方，當然還有水。擁有大量低成本可再生能源的國家可能會成為綠色氫的生產者，從而產生重大的地緣經濟和地緣政治后果。“氫的多功能性在于你可以分散一切，”西門子能源公司MEA新能源負責人ManuelKuehn說。那些具有巨大可再生能源潛力的國家可以成為綠色工業化的場所，利用其潛力吸引能源密集型產業。中國、日本和歐洲已經在生產上取得了領先，智利宣布了到2040年成為綠色氫出口國的國家戰略。歐洲很可能成為主要的進口國，而歐洲的額外性規則意味著可再生能源用于電解必須附加在發電中。

 

電氣化優先

 

根據Press的說法，要做的重要事情是優先考慮。“如果電氣化是合理的，而不是去另一家運營商然后脫碳，你應該電氣化，”她說。重要的一點是，在早期有必要創造市場。“你應該專注于集中化[利用基礎設施并創造需求]的應用程序以及那些沒有替代品的應用程序應該將重點放在氣候迫切需要的那些應用程序上，”Press補充道。RobinBaillie說：“這主要是一個數字問題。目前幾乎沒有大規模生產綠色氫氣，但是，將碳捕獲技術添加到現有的氫氣基礎設施是一個快速的勝利，可以實現大約80%到90%產生的CO2將被捕獲并在其他地方使用或封存。”

 

關于使用綠色氫的另一個論點是效率和轉換過程中的功率循環損失。氫不是一種能源，而是一種能源載體，它的產生、運輸和轉化都會帶來沉重的能源損失。Baillie認為，鑒于可再生能源的低成本，這不一定是個問題。“一旦在生產和存儲中廣泛采用，轉換損失就會失去影響，”Baillie說。“從長遠來看，氫能發電是可能的，事實上，西門子和通用電氣等公司已經開發出可以依靠氫運行的渦輪機。”ProtiumEnergy的首席執行官克里斯杰克遜表示，這個問題并不像能源效率那么簡單。相反，他建議重點應該放在資源的有效利用上。電池平衡電網所需的土地和稀土金屬數量可能導致比氫轉化效率損失更大的浪費。當然，綠色氫市場的問題是何時而非是否會變得具有成本競爭力。RethinkEnergy的高級分析師HarryMorgan認為它應該在兩年內具有成本競爭力。

 

隨著電解槽制氫的成本曲線下降，它應該會帶來新的供應機會和其他基本服務，例如在可再生能源過剩時管理電網。摩根認為，到2030年，規模經濟將使電解槽的成本降低85%以上，達到每千瓦340美元，價格下降的速度比許多人預測的要快。他指出了光伏市場在成本曲線預期方面的歷史，并認為雖然單個組件的價格最近可能由于供應鏈問題而出現飆升，但項目成本的總體增長很少。摩根認為建設產能的學習率約為14%——在這種情況下，太陽能的學習率為23%。全球項目和電解槽生產設施的管道最近出現了四位數的增長，僅在過去18個月宣布的超級工廠公告中就有35GW的電解槽產能。在短短幾年內，每公斤電解槽的資本支出已從1960年代美國宇航局的600,000美元降至今天的1,400美元。每千瓦200美元的預測不再被認為是非凡的。

 

截至2022年1月，26個國家制定了國家氫能戰略，其中一半是在過去一年啟動的，許多國家都包括電解槽產能目標。氫市場將對能源系統產生影響，影響從地緣政治到太陽能光伏發展的方方面面。IRENA創新與技術中心主任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容量的三倍。見道網

 

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綠色氫脫碳

 

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