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氫:儲能的未來

氫:儲能的未來

  • 分類:行業資訊
  • 發布時間:2021-04-07
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氫:儲能的未來

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氫是宇宙中最輕、也是含量最豐富的一號元素,其燃燒熱值位居除核燃料之外的各種燃料之首。氫能作為一種清潔、高效、可持續的能源,被視為21世紀最具發展潛力的清潔能源。致力于加速氫能源轉型的全球CEO聯盟——氫能理事會(Hydrogen Council)曾評價氫能是“能源解決方案的瑞士軍刀”,在全球向低碳經濟過渡中發揮著關鍵作用。氫能的多功能性及其脫碳潛力可廣泛應用于運輸、建筑和重工業領域。像天然氣一樣,它可以存儲和運輸,并能很容易地轉換成電能、熱量或其他產品。

但目前,氫能面臨生產成本高和能源效率低等諸多短板,美銀美林也稱,氫技術已經存在了幾十年,尚未達到主流使用的臨界點。更有質疑者認為,使用清潔可再生能源產生的綠色氫在能源結構中的未來作用被夸大了,無法在供熱、運輸和重工業的脫碳中發揮主要作用。他們稱,由于全球約有98%的純氫是通過使用天然氣或煤炭原料的碳密集型方式(即“灰色”氫)產生的,支持氫能發展變成了大型石油公司希望未來幾十年繼續開采化石燃料的借口。英國《金融時報》日前發文稱,氫可作為“儲能的未來”,以解決太陽能和風能等清潔能源在電網中擴散時的可變性問題。這似乎為氫在全球零碳排放轉型中的實際應用增添了一個可行選項。例如,在需求疲弱時段內產生的多余可再生電力,可以轉而為電解機提供動力來制氫,被儲存起來的氫等于一種無碳清潔能源的長期儲能方式,以便在未來需求最旺盛時供調度分發。

德國公用事業公司Uniper希望用每天產量最高四個小時內產生的可再生電力來制造氫氣,以儲存在漢堡市的地下建筑物中,這些建筑物以前曾用來儲存天然氣。公司前首席執行官Andreas Schierenbeck承認,該項目依賴于獲得政府補貼,但能交易所儲存的氫,可出售給工業客戶,或提供給負有調峰使命的尖峰負載發電廠(Peaker plant)來發電使用。上文提到的氫能理事會執行董事Daryl Wilson表示:“可再生能源的間歇性是一個問題,需要一些大的儲存容器來平滑風能和太陽能的輸出,而氫能就是那個非常大的容器。”三菱電力美洲公司首席執行官Paul Browning也稱,綠色氫能與其他蓄能形式相比具有競爭力:“如果可再生能源在發電組合中占最大份額,則對長期存儲的需求將變得更加迫切;太陽能和風能不會一直運行,而鋰離子電池會在數小時內耗盡。”

當然,通過清潔能源生產氫氣、儲存起來、再使用氫來發電的整個過程被指“效率低下且價格昂貴”。在電解水來制造氫氣以及在渦輪機中燃燒這些氫氣時都會損失能量,麻省理工學院能源技術研究院的科學家Dharik Mallapragada稱,整個過程產生的電能還不到一開始投入時的40%。這令利用電力制造氫氣、然后再用氫氣來發電被一些業內人士稱為“愚蠢之舉”。在基于氫的燃料電池問題上,特斯拉CEO馬斯克在2015年就曾表示,氫燃料汽車在新能源汽車領域中與電動車的較量毫無勝算,根本不足為懼,并稱做燃料電池汽車是一個“令人難以置信的愚蠢”行為。

但發展氫能來幫助全球脫碳轉型仍是大趨勢之一。歐盟、中國和澳大利亞等多國政府都已開始提供強有力的政策支持,一邊提高碳價,一邊為開發綠色氫提供資助。主流投行也看好氫能開發。美銀美林認為,氫可以滿足全球能源需求,為汽車提供燃料、為家庭供暖,并幫助應對氣候變化,比光伏更能作為“全球新能源的希望”;預計到2050年,市場份額將猛增6倍,產生2.5萬億美元的直接收入,間接基礎設施市場潛力高達11萬億美元。匯豐直言2020年代屬于氫能源,預計到2030年總安裝電解器容量126GW,供應1500萬噸綠氫(實現2018年全球純氫需求22%增長);預計2050年前氫能需求以6.4%的年增長率增長,到2050年氫能占全球能源需求的18%,歐盟計劃未來10年投資240億至420億歐元安裝氫電解槽。摩根大通稱,煉油、氨氣、鋼鐵和重型車輛等行業將引領氫過渡,發展速度更快且成本更低,氫目前在供熱、水泥生產和發電等領域滯后。電網規模的氫儲能仍比其他儲能方案昂貴,氫燃料電池的成本需降低約45%才能與內燃機競爭。但該行對綠色氫能降低成本持有積極態度,如果碳捕集政策支持,使用天然氣生產并捕集碳排放的“藍色”氫能在2030年前仍將保持成本競爭力。

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