绿色氢将在脱碳中发挥重要作用

 

绿色氢能成为清洁能源主流

 

全球氢市场的发展可以以类似于可再生能源的方式将能源关系区域化，从而促进不断变化的电力动态。这是国际可再生能源机构(IRENA)最新分析的信息，该机构发布了最新报告“能源转型的地缘政治：氢因素”。报告预测，到2050年，氢能占全球能源消耗的12%。30多个国家和地区已经在积极规划氢能的未来，到2050年，IRENA认为，30%的氢能跨境交易——超过目前的天然气跨境贸易。以绿色氢作为市场活动的主要驱动力，替代和脱碳每年约7100万至1.2亿吨(包括现场生产和消费)的现有灰氢需求。天然气价格上涨正在产生影响，因为这是灰色和蓝色氢的最大投入。但是，使用可再生能源产生的氢是一个潜在的游戏规则改变者。

 

绿色氢可用于电力系统、难以减排部门的脱碳、长期季节性和区域储存，以及作为其他替代燃料解决方案的基础。这并不是什么新鲜事——“氢经济”几十年来一直是争论的一部分。IRENA规划和项目支持主管、该报告的合著者ElizabethPress表示：“新的是脱碳应用和相关创新以及如何应用它们。”对于氢市场的未来，有两种不同但可能互补的愿景。首先是那些通过出口碳氢化合物创造财富的经济体将用清洁能源取代部分收入，建立大规模集中生产，使用最好的可再生能源来降低成本。作为实现经济多元化的有用方法，澳大利亚、阿曼、沙特阿拉伯和阿拉伯联合酋长国等国家已经在对绿色氢做出承诺。

 

第二个愿景是，新的生产中心可能会出现在可再生能源技术潜力很高的地方，当然还有水。拥有大量低成本可再生能源的国家可能会成为绿色氢的生产者，从而产生重大的地缘经济和地缘政治后果。“氢的多功能性在于你可以分散一切，”西门子能源公司MEA新能源负责人ManuelKuehn说。那些具有巨大可再生能源潜力的国家可以成为绿色工业化的场所，利用其潜力吸引能源密集型产业。中国、日本和欧洲已经在生产上取得了领先，智利宣布了到2040年成为绿色氢出口国的国家战略。欧洲很可能成为主要的进口国，而欧洲的额外性规则意味着可再生能源用于电解必须附加在发电中。

 

电气化优先

 

根据Press的说法，要做的重要事情是优先考虑。“如果电气化是合理的，而不是去另一家运营商然后脱碳，你应该电气化，”她说。重要的一点是，在早期有必要创造市场。“你应该专注于集中化[利用基础设施并创造需求]的应用程序以及那些没有替代品的应用程序应该将重点放在气候迫切需要的那些应用程序上，”Press补充道。RobinBaillie说：“这主要是一个数字问题。目前几乎没有大规模生产绿色氢气，但是，将碳捕获技术添加到现有的氢气基础设施是一个快速的胜利，可以实现大约80%到90%产生的CO2将被捕获并在其他地方使用或封存。”

 

关于使用绿色氢的另一个论点是效率和转换过程中的功率循环损失。氢不是一种能源，而是一种能源载体，它的产生、运输和转化都会带来沉重的能源损失。Baillie认为，鉴于可再生能源的低成本，这不一定是个问题。“一旦在生产和存储中广泛采用，转换损失就会失去影响，”Baillie说。“从长远来看，氢能发电是可能的，事实上，西门子和通用电气等公司已经开发出可以依靠氢运行的涡轮机。”ProtiumEnergy的首席执行官克里斯杰克逊表示，这个问题并不像能源效率那么简单。相反，他建议重点应该放在资源的有效利用上。电池平衡电网所需的土地和稀土金属数量可能导致比氢转化效率损失更大的浪费。当然，绿色氢市场的问题是何时而非是否会变得具有成本竞争力。RethinkEnergy的高级分析师HarryMorgan认为它应该在两年内具有成本竞争力。

 

随着电解槽制氢的成本曲线下降，它应该会带来新的供应机会和其他基本服务，例如在可再生能源过剩时管理电网。摩根认为，到2030年，规模经济将使电解槽的成本降低85%以上，达到每千瓦340美元，价格下降的速度比许多人预测的要快。他指出了光伏市场在成本曲线预期方面的历史，并认为虽然单个组件的价格最近可能由于供应链问题而出现飙升，但项目成本的总体增长很少。摩根认为建设产能的学习率约为14%——在这种情况下，太阳能的学习率为23%。全球项目和电解槽生产设施的管道最近出现了四位数的增长，仅在过去18个月宣布的超级工厂公告中就有35GW的电解槽产能。在短短几年内，每公斤电解槽的资本支出已从1960年代美国宇航局的600,000美元降至今天的1,400美元。每千瓦200美元的预测不再被认为是非凡的。

 

截至2022年1月，26个国家制定了国家氢能战略，其中一半是在过去一年启动的，许多国家都包括电解槽产能目标。氢市场将对能源系统产生影响，影响从地缘政治到太阳能光伏发展的方方面面。IRENA创新与技术中心主任DolfGielen表示：“在2050年的情景中，氢的作用与直接电力的作用相比相形见绌。”“它的重要性是氢气的四到五倍。”要使氢在这些情景中占能源市场的12%，三分之二将由4TW至5TW的电解槽提供，需要8TW至10TW的可再生电力，或者是目前可再生能源装机容量的三倍。见道网

 

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