竞逐氢气:谁是绿色氢气领导力的领跑者?

  • 2021年01月05日
  • 作者: Selina Shi

    Selina Shi

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  • 翻译: Selina Shi

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东芝公司位于日本福岛的氢能研究基地正在探索太阳能在氢气电解中的应用。

东芝公司位于日本福岛的氢能研究基地正在探索太阳能在氢气电解中的应用。

尽管绿色氢气在零碳经济中发挥的作用不容否认,但它仍然是一项引发诸多辩论的新兴技术。虽然说在某种程度上,对绿色氢气的需求并不存在争议,但随着全球的低碳化,绿色氢气将在多大程度上被使用,以及会在哪些领域和具体案例中被使用,这一问题却并不那么明确。

绿色氢气可以为燃料电池汽车提供动力。通常,绿色氢气被视为航运业、陆上货运车辆和航空业的最佳搭档。工业被视为绿色氢气的主要客户,此外,绿色氢气还可以用于加热。尤其值得一提的是,绿色氢气有利于能源密集型产业,如陶瓷业、钢铁业和水泥业。

绿色氢气是通过电解生产的。通过利用电流,电解将水中的氢和氧分离。这种电流来自可再生能源发电机,通常情况下为太阳能和风能发电,但并不限于此。绿色氢气是使用可再生能源生产的,因此,它有别于其他形式的氢气。结合了碳捕获和碳储存的蓝氢由碳氢化合物生产,也是碳中性的。

得益于有利的政策环境、对大型项目的承诺或这两种因素的结合,在争夺绿色氢气领导地位的竞争中,有三个市场突飞猛进。它们是欧洲、澳大利亚和中东。这究竟是如何实现的,太阳能又是如何发挥作用的?

打造太阳能和绿色氢气的成功案例

全球各地都可以找到一些包含太阳能的绿色氢气项目的例子。在苏格兰, Iberdrola公司的子公司ScottishPower Renewables、天然气专业公司BOC和ITM Power公司共同开发了一个项目,其中一部分是太阳能与10MW电解器和风电的配套运行项目。

在新加坡,根据新加坡可再生能源融合示范计划,Engie公司和南洋理工大学建设了一个结合了太阳能与氢气、风能、热能和储能技术的微电网。

与此同时,像前文提到的Iberdrola等太阳能行业巨头公司也已经开始行动。这家西班牙公用事业公司宣布,已于2020年9月成立了一个新业务部,专门负责绿色氢气项目。目前,公司正在开发一个位于西班牙南部Puertollano的项目,项目融合了100MW太阳能光伏、锂离子电池和一个电解系统。

但是,与其他形式的可再生能源相比,是什么让太阳能成为了一种可以为电解器供电的有利技术?其中一个可能影响两者配套的因素是价格蚕食。在西班牙和葡萄牙等国家,由于这些市场的太阳能已经严重饱和,因此很难将更多的太阳能推入系统。Aurora Energy Research公司高级商业经理Alexander Esser表示,通过太阳能与电解器的匹配,“在阳光照射时直接生产氢气”,可以克服这个问题。

Esser还提出,由于存在进口需求,太阳能在绿色制氢方面的重要性会变得更高,德国等工业需求量大的国家需要从西班牙和葡萄牙等南方国家进口。在生产氢气并出口氢气到北欧的过程中,这些国家将“扮演重要角色”,由于这些国家的行业水平很高,这会是太阳能的一个“重大利好”。

进口的氢气不仅来自欧洲的其他地区。澳大利亚与德国联手资助了一项关于利用可再生能源生产、储存、运输和使用氢气的可行性研究,这一项目专门研究从澳大利亚向德国出口绿色氢气的问题。

事实上,澳大利亚为其在绿色氢气出口方面的领先地位颇感自豪。澳大利亚已与日本、韩国和新加坡签署了协议,不过与德国的合作是澳大利亚首次探索向欧洲国家出口氢气。澳大利亚能源部部长Angus Taylor在宣布这一消息时表示,澳大利亚拥有“天然的竞争优势,可以成为全球氢气出口的领导者”,预计至2050年,氢气行业的出口产品每年可额外贡献110亿澳元GDP。

除了进口潜力外,承销商往往存在场地限制问题是太阳能在绿色氢气方面的另一个驱动力量。Esser举了一个钢铁厂的例子。他表示,在这种情况下,“在场地旁边建一个太阳能电站,然后生产氢气,这往往是最容易的”,是“共址的最大优势”。

然而,太阳能的优势在很大程度上取决于位置。在可以预测日照且每天都可以预测日照的沙漠国家,太阳能电力可以实现高负荷率。在英国等国家,太阳能的负荷率约为15%,相比之下,海上风电的负荷率可以达到50%,据西门子英国和爱尔兰能源公司的战略主管Matthew Knight介绍,供电负荷率是“电解槽制氢领域最重要的成本驱动因素"。公司参与了奥地利的H2Future项目,在Voestalpine Liz钢厂安装一套6MW质子交换膜电解系统。H2Future项目自2017年开始运作,于2019年投入商业运行。

谈及电力成本,特别是太阳能,似乎还不清楚需要以什么价格生产才能实现真正的可行。Knight表示,价格应该“尽可能低”,但是,“很难说出”一个明确的数字。

Smartenergy的H2项目总经理Christian Pho Duc表示,50欧元/MWh的价格“偏高,不足以应对所有情况”,30欧元/MWh是“目前的基准”。然而,低于20欧元/MWh甚至15欧元/MWh的价格有可能在未来5-10年成为现实。尽管葡萄牙的一场招标以13.9欧元/MWh的价格创下了历史新低,但“当前并没有靠这个价格本身发挥作用的、真正的独立商业案例”。

Pho Duc 表示,“如果你仔细研究一下就会发现,即使在葡萄牙那么出色的光照条件下,也没有人能按照13.9欧元的价格运作项目。”

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(责任编辑:Selina Shi)

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