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氢能可以使能源需求与气候问题协调吗?

媒体:全国能源信息平台  作者:全国能源信息平台
专业号:碳汇资讯
2020/4/24 8:45:08   

随着世界努力应对气候变化,在电气化方面苦苦挣扎的行业正在寻找新的技术解决方案,以确保平稳过渡并帮助他们朝着《巴黎协定》概述的目标迈进。氢技术代表了一个有前途的,多方面的途径,可以为许多行业提供一种新战略,以应对向净零排放的过渡。但是,当前的部署成本似乎是广泛采用的最大障碍。

作为一种更新的低碳技术,氢气可以应用于多个行业,包括交通运输和工业加工,例如电力和供暖。对于面临脱碳挑战的行业或国家,氢气可以与天然气混合,将现有的天然气网格过渡到脱碳。也可以通过气态管道或液化船运输。氢技术作为能源载体的最吸引人的特点之一是它的适应性和多功能性。此外,现有的基础设施可以多种方式生产,存储和运输能源,并且可以从可再生和不可再生资源中提取氢气。氢还可以转化为甲烷和电力以供家庭使用,也可以转化为燃料以供流动。氢气是存储可再生能源产生的多余能量的首选方法之一-使用水电解技术,多余的可再生电能用于将水分解为氧气和氢气,然后将其存储在储罐中。氢气具有所有燃料中最高的能量含量,因为它具有以少量氢气存储大量能量的能力。结果,该技术预计将成为一种低成本的选择长期储存能量,使可再生能源成为更广泛采用的更具吸引力的能源。

燃料电池的发电由于其受控的环境而提高了效率,从而使氢缓慢燃烧并产生更少的废物。有三种形式的氢可采取:灰色,蓝色和绿色。灰色氢是目前最便宜的形式,主要来自天然气。较清洁的版本蓝色氢捕获,存储和再利用释放的碳排放量,但仍使用天然气。最清洁的绿色氢气是由可再生能源产生的。使用核电厂作为热源也引起了极大的兴趣,这使得制氢更加经济。根据国际原子能机构的易卜拉欣·哈米斯(Ibrahim Khamis)博士的说法,利用核能生产氢可以大大减少了煤炭发电和对石油燃料汽车的依赖。

多年来,氢的生产经历了显着的增长,随着成本的持续下降和基础设施的进一步发展,氢的生产预计将在包括电力行业和交通运输在内的各个行业中占有更大的份额。麦肯锡公司(McKinsey&Co.)进行的分析表明,到2050年,氢气的年需求量可能会增加十倍,这一想法得到了能源转型委员会(ETC)的研究的支持。ETC还预测,制氢市场每年将达到425-6.5亿吨。自2005年以来,全球氢产量已从4000万吨增加到今天的约6000万吨,预计市场价值将从2017年的1030亿美元增加到2026年的约2070亿美元尽管氢气在能源转型中具有潜在作用,但仍存在一些技术挑战,阻碍了其广泛整合到各个领域,包括存储,运输,最终用途,最重要的是氢气生产成本。绿氢的成本驱动因素主要是与电解过程中使用的可再生能源相关的成本,以及电解本身的成本。电解是通过电流通过分离组成水(氢和氧)的分子的过程来产生的电能。

灰色氢气的价格约为每公斤1.50欧元,这是由天然气价格驱动的。蓝氢的成本不仅受到天然气价格的影响,而且还受到捕获,再利用或储存碳排放的成本的影响,目前每吨二氧化碳的成本为50-70欧元;随着碳排放量的增加,蓝色和灰色氢之间的价格差距有望缩小。氢是市场上较昂贵的选择之一,但是随着技术的发展,人们希望价格会下降,从而使其成为更实惠和更具竞争力的选择。如果对碳定价,则氢也可能是更可行的选择,这会使碳密集型能源生产更加昂贵。绿色氢目前的成本每公斤3.5-5欧元,但是可再生能源的成本迅速下降,而从广义上讲,所产生的电力成本可能会比预期更快地降低绿色氢气的成本。根据麦肯锡公司(McKinsey&Co.)的估计,随着产能的增加和技术的扩展,设备的成本应下降9%至13%,尽管生产成本仍将保持在1美元/公斤左右,这相当于从长期来看,每桶石油价格为45美元,不包括分销成本。

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