在風(fēng)資源或光資源豐富的地區(qū),用可再生能源電力將水分子在電解槽內(nèi)分解為氫氣和氧氣,然后將“綠色氫氣(即,使用可再生能源制成的氫氣)”像石油一樣通過管道或?qū)S么惠斔偷绞澜绲母鱾€角落,這在未來會非常常見。而綠色氫氣,也將成為繼石油、天然氣之后的世界第三大能源。
綠色氫氣“熱點(diǎn)”地區(qū)
澳大利亞沙漠是世界上光照條件最好的地區(qū)之一,其中適合開發(fā)光伏與光熱電站的地區(qū)面積達(dá)到50萬平方公里,相當(dāng)于整個西班牙那么大。如果充分利用,其年發(fā)電量可達(dá)全球電力需求的5倍。但是,電力不可能在全球范圍內(nèi)傳輸,因此只能通過制氫來實現(xiàn)能源的運(yùn)輸。
智利的阿塔卡瑪沙漠是世界上另一個非常適合使用光伏發(fā)電制氫的地區(qū),其光照條件非常好,同時年平均氣溫只有17.3℃,這樣的溫度下光伏組件的效率要遠(yuǎn)高于環(huán)境溫度為攝氏四五十度時。就像沙特阿拉伯是石油王國,俄羅斯是天然氣王國一樣,智利在未來將成為世界上最重要的氫能源供應(yīng)國。
中國西藏地區(qū)同樣有非常好的條件,地廣人稀、風(fēng)光資源豐富,也是綠色氫氣的“熱點(diǎn)”地區(qū)之一。
根據(jù)國際能源署最新出版的《The Future of Hydrogen》報告,使用可再生能源制氫,成本只有現(xiàn)在日本國內(nèi)普遍使用的化石能源制氫的三分之一。
如何運(yùn)輸?
由日本川崎重工建造的世界上第一艘液氫運(yùn)輸船將在2020年東京奧運(yùn)會前建成。儲存技術(shù)類似于液化天然氣(LNG),但LNG必須在-162°C的溫度下儲存,而液氫則必須保持在-253°C以下。同等質(zhì)量的液氫體積只有氫氣的1/800,可以大量運(yùn)輸。
氫氣也可以通過長距離管道運(yùn)輸,歐洲現(xiàn)有的天然氣管網(wǎng)非常發(fā)達(dá),也完全可以作為氫氣運(yùn)輸?shù)耐ǖ馈?br />
英國有望在2050年之前實現(xiàn)碳中和,因此對氫氣的需求越來越大,甚至像殼牌、道達(dá)爾、Equinor這樣的大型化石燃料生產(chǎn)商也通過氫氣委員會的工業(yè)發(fā)展小組幫助推動氫氣的推廣和使用。
由可再生能源制成的綠色氫氣是讓歐洲在低風(fēng)速、少日照的冬季實現(xiàn)零排放的唯一途徑,沒有可替代品。它可發(fā)電、可生熱、可運(yùn)輸、碳中和等特性,奠定了其在能源轉(zhuǎn)型中的重要地位。
爭論點(diǎn)一:使用多少比重的可再生能源來制氫?
有人認(rèn)為,可以將過剩的風(fēng)能或太陽能用來制氫,如,歐洲普遍是夏季多風(fēng)多日照,此時將過剩的可再生能源通過制氫儲存起來,到冬季時使用。但歐洲氫氣協(xié)會(Hydrogen Europe)秘書長Jorgo Chatzimarkakis認(rèn)為,要真正做到“脫碳”,光靠過剩的可再生能源制出的氫氣量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足的。
“要讓歐洲整個鋼鐵行業(yè)脫碳,需要1.5倍于德國的能源產(chǎn)量;而要讓化工行業(yè)脫碳,則需要3倍于德國的能源產(chǎn)量。”
根據(jù)歐盟委員會的目標(biāo),到2050年,氫和衍生合成燃料需要占?xì)W洲總能源結(jié)構(gòu)的23%——大約需要900GW的電解槽或大量的碳捕獲和儲存(CCS)。
爭論點(diǎn)二:“藍(lán)色氫氣”是否可行?
目前,用于煉油、氨基肥料的生產(chǎn)以及塑料和制藥行業(yè)的工業(yè)用氫,超過95%通過甲烷制造,每年排放約8.3億噸二氧化碳,大于英國和印度尼西亞的碳排放總和。
像Equinor這樣的化石燃料公司認(rèn)為,繼續(xù)通過甲烷生產(chǎn)氫氣,同時捕獲并掩埋二氧化碳(即所謂“碳捕獲”),比從清潔能源生產(chǎn)氫氣要便宜得多。
Chatzimarkakis認(rèn)為,在技術(shù)發(fā)展階段,以這種過渡技術(shù)制出的所謂“藍(lán)色氫氣”是可以接受的,但最終還應(yīng)該發(fā)展成真正的“綠色氫氣”。
荷蘭的Magnum項目就是一個典型的“藍(lán)色氫氣”項目,由Equinor、Vattenfall子公司Nuon和荷蘭天然氣經(jīng)銷商Gasunie運(yùn)營,該項目旨在將Eemshaven的天然氣發(fā)電機(jī)早2023年前轉(zhuǎn)換為氫氣發(fā)電機(jī)。氫氣將通過挪威的天然氣生產(chǎn),由此產(chǎn)生的碳排放將被捕獲并掩埋到廢棄的油田里。
Chatzimarkakis認(rèn)為,荷蘭選擇使用氫氣來取代天然氣,正是希望未來放棄化石能源的表現(xiàn),而因為要產(chǎn)生二氧化碳,是矛盾的。因此,從長期來看,可再生能源制氫才是出路,這種碳捕獲和儲存的做法終將被摒棄。
綠色氫氣“熱點(diǎn)”地區(qū)
澳大利亞沙漠是世界上光照條件最好的地區(qū)之一,其中適合開發(fā)光伏與光熱電站的地區(qū)面積達(dá)到50萬平方公里,相當(dāng)于整個西班牙那么大。如果充分利用,其年發(fā)電量可達(dá)全球電力需求的5倍。但是,電力不可能在全球范圍內(nèi)傳輸,因此只能通過制氫來實現(xiàn)能源的運(yùn)輸。
智利的阿塔卡瑪沙漠是世界上另一個非常適合使用光伏發(fā)電制氫的地區(qū),其光照條件非常好,同時年平均氣溫只有17.3℃,這樣的溫度下光伏組件的效率要遠(yuǎn)高于環(huán)境溫度為攝氏四五十度時。就像沙特阿拉伯是石油王國,俄羅斯是天然氣王國一樣,智利在未來將成為世界上最重要的氫能源供應(yīng)國。
中國西藏地區(qū)同樣有非常好的條件,地廣人稀、風(fēng)光資源豐富,也是綠色氫氣的“熱點(diǎn)”地區(qū)之一。
根據(jù)國際能源署最新出版的《The Future of Hydrogen》報告,使用可再生能源制氫,成本只有現(xiàn)在日本國內(nèi)普遍使用的化石能源制氫的三分之一。
如何運(yùn)輸?
由日本川崎重工建造的世界上第一艘液氫運(yùn)輸船將在2020年東京奧運(yùn)會前建成。儲存技術(shù)類似于液化天然氣(LNG),但LNG必須在-162°C的溫度下儲存,而液氫則必須保持在-253°C以下。同等質(zhì)量的液氫體積只有氫氣的1/800,可以大量運(yùn)輸。
氫氣也可以通過長距離管道運(yùn)輸,歐洲現(xiàn)有的天然氣管網(wǎng)非常發(fā)達(dá),也完全可以作為氫氣運(yùn)輸?shù)耐ǖ馈?br />
英國有望在2050年之前實現(xiàn)碳中和,因此對氫氣的需求越來越大,甚至像殼牌、道達(dá)爾、Equinor這樣的大型化石燃料生產(chǎn)商也通過氫氣委員會的工業(yè)發(fā)展小組幫助推動氫氣的推廣和使用。
由可再生能源制成的綠色氫氣是讓歐洲在低風(fēng)速、少日照的冬季實現(xiàn)零排放的唯一途徑,沒有可替代品。它可發(fā)電、可生熱、可運(yùn)輸、碳中和等特性,奠定了其在能源轉(zhuǎn)型中的重要地位。
爭論點(diǎn)一:使用多少比重的可再生能源來制氫?
有人認(rèn)為,可以將過剩的風(fēng)能或太陽能用來制氫,如,歐洲普遍是夏季多風(fēng)多日照,此時將過剩的可再生能源通過制氫儲存起來,到冬季時使用。但歐洲氫氣協(xié)會(Hydrogen Europe)秘書長Jorgo Chatzimarkakis認(rèn)為,要真正做到“脫碳”,光靠過剩的可再生能源制出的氫氣量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足的。
“要讓歐洲整個鋼鐵行業(yè)脫碳,需要1.5倍于德國的能源產(chǎn)量;而要讓化工行業(yè)脫碳,則需要3倍于德國的能源產(chǎn)量。”
根據(jù)歐盟委員會的目標(biāo),到2050年,氫和衍生合成燃料需要占?xì)W洲總能源結(jié)構(gòu)的23%——大約需要900GW的電解槽或大量的碳捕獲和儲存(CCS)。
爭論點(diǎn)二:“藍(lán)色氫氣”是否可行?
目前,用于煉油、氨基肥料的生產(chǎn)以及塑料和制藥行業(yè)的工業(yè)用氫,超過95%通過甲烷制造,每年排放約8.3億噸二氧化碳,大于英國和印度尼西亞的碳排放總和。
像Equinor這樣的化石燃料公司認(rèn)為,繼續(xù)通過甲烷生產(chǎn)氫氣,同時捕獲并掩埋二氧化碳(即所謂“碳捕獲”),比從清潔能源生產(chǎn)氫氣要便宜得多。
Chatzimarkakis認(rèn)為,在技術(shù)發(fā)展階段,以這種過渡技術(shù)制出的所謂“藍(lán)色氫氣”是可以接受的,但最終還應(yīng)該發(fā)展成真正的“綠色氫氣”。
荷蘭的Magnum項目就是一個典型的“藍(lán)色氫氣”項目,由Equinor、Vattenfall子公司Nuon和荷蘭天然氣經(jīng)銷商Gasunie運(yùn)營,該項目旨在將Eemshaven的天然氣發(fā)電機(jī)早2023年前轉(zhuǎn)換為氫氣發(fā)電機(jī)。氫氣將通過挪威的天然氣生產(chǎn),由此產(chǎn)生的碳排放將被捕獲并掩埋到廢棄的油田里。
Chatzimarkakis認(rèn)為,荷蘭選擇使用氫氣來取代天然氣,正是希望未來放棄化石能源的表現(xiàn),而因為要產(chǎn)生二氧化碳,是矛盾的。因此,從長期來看,可再生能源制氫才是出路,這種碳捕獲和儲存的做法終將被摒棄。