氫氣首要用于煉油廠和制作化肥等化學(xué)品。世界上大多數(shù)氫氣是由天然氣或煤炭制成的——這會(huì)排放大量二氧化碳。因而,發(fā)達(dá)國(guó)家正在尋求“綠氫”——即使用太陽(yáng)能和風(fēng)能等可再生電力出產(chǎn)氫氣。
2021年,全球氫氣需求量達(dá)到了9400萬噸,約占全球最終能源消耗的2.5%。現(xiàn)在全球氫氣出產(chǎn)中只有約0.1%是綠氫,但未來方案進(jìn)行大規(guī)模擴(kuò)張。
現(xiàn)在,綠氫的出產(chǎn)本錢遠(yuǎn)高于清潔程度較低的氫氣。用其來出產(chǎn)全球肥料出產(chǎn)所需的1.8億噸氨,將對(duì)食物價(jià)格發(fā)生嚴(yán)重的連鎖反應(yīng)。所以很難看出這種能源改變將怎么發(fā)生。
綠氫怎么出產(chǎn)
綠氫是由水制成的。使用可再生(綠色)電力,經(jīng)過電解槽設(shè)備將氫氣與水中的氧氣分離,該進(jìn)程被稱為電解。綠氫出產(chǎn)不排放二氧化碳,但可再生電力基礎(chǔ)設(shè)施建造現(xiàn)在使用化石燃料,化石燃料會(huì)排放二氧化碳。
氫氣傳統(tǒng)上由不可再生能源制成,如煤(“黑氫”)和天然氣(“灰氫”)。當(dāng)這些辦法與碳捕獲和貯存相結(jié)合時(shí),發(fā)生的氫被稱為“藍(lán)氫”。
挑戰(zhàn)
雖然可再生能源發(fā)電的本錢一直在下降,但電解的本錢仍然沒有商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。根據(jù)國(guó)際可再生能源組織(IRENA)數(shù)據(jù),當(dāng)前綠氫的能源當(dāng)量本錢出廠價(jià)格估計(jì)在每桶250美元到400美元之間。未來估計(jì)本錢會(huì)下降,但尚不確認(rèn)?,F(xiàn)在的油價(jià)約為每桶100美元——遠(yuǎn)低于使用綠氫代替?zhèn)鹘y(tǒng)石油產(chǎn)品的本錢。
運(yùn)送氫氣的本錢也有必要考慮在內(nèi)。不幸的是,氫的物理特性反對(duì)低本錢的氫運(yùn)送。它比油基液體燃料、液化石油氣或液化天然氣更具挑戰(zhàn)性。氫的海洋運(yùn)送有必要在非常低的溫度(-253ºC)下進(jìn)行。而汽油或柴油不需求昂貴的冷藏,可在常溫下運(yùn)送。氫氣僅帶著一升汽油25%的能量,這使得運(yùn)送和貯存相同數(shù)量的能量變得愈加昂貴。
運(yùn)送氫的代替辦法已經(jīng)在研討中。由于氨(NH3)比氫氣更容易運(yùn)送且本錢更低,因而國(guó)際可再生能源組織建議將氫氣“貯存”在氨中運(yùn)送。但這需求額定的設(shè)備將氫轉(zhuǎn)化為氨并在目的地將其分離出來。國(guó)際可再生能源組織表示,這些進(jìn)程增加了約2.50美元至4.20美元/公斤(相當(dāng)于每桶石油123美元至207美元)的本錢。
難以控制
氫氣比傳統(tǒng)的化石燃料更難控制。與傳統(tǒng)的碳?xì)浠衔锊煌?,它是一種無色、無臭、無味的氣體。這使得泄漏檢測(cè)愈加困難,并增加了火災(zāi)或爆炸的危險(xiǎn)。氫火是肉眼看不見的。歷史上,氫氣一直在工廠范圍內(nèi)控制并由訓(xùn)練有素的人員管理。將氫廣泛引進(jìn)社會(huì)將需求新的措施和技能,包含穩(wěn)妥、材料處理、消防和災(zāi)禍管理。
先行項(xiàng)目
第一個(gè)大型氫能項(xiàng)目或許建在哪里?
沙特阿拉伯第一個(gè)千兆瓦級(jí)綠色氫能項(xiàng)目建造已經(jīng)開端。許多先行項(xiàng)目將建在南半球,首要是在發(fā)展中國(guó)家。由于其人口密度較低,而且擁有較好的可再生能源(太陽(yáng)能和風(fēng)能)來發(fā)生必要的電力。雖然這對(duì)發(fā)展中國(guó)家來說聽起來是積極的,但開發(fā)大型氫項(xiàng)目存在很大危險(xiǎn)。
大型項(xiàng)目存在這樣的“鐵律”:超預(yù)算、超期、低于(預(yù)期)利益、循環(huán)往復(fù)。項(xiàng)目業(yè)主承擔(dān)著項(xiàng)目執(zhí)行危險(xiǎn)。此外,還存在匯率危險(xiǎn)、地區(qū)偏僻、缺乏先進(jìn)技能和技能等危險(xiǎn)。東道國(guó)有必要在這些危險(xiǎn)與改善出資、工作和收支平衡的優(yōu)點(diǎn)間獲得平衡。正確的做法是從客戶國(guó)家獲得擔(dān)保,防止全球南部在向清潔能源過渡時(shí)補(bǔ)助全球北部的不公平。
經(jīng)過多年的政府贊助,南非現(xiàn)在有了氫氣路線圖。能源公司Sasol和轎車制作商豐田正在評(píng)論“氫谷”——這是會(huì)集氫氣制作和使用行業(yè)的地輿走廊。南非政府和Sasol公司評(píng)論在西海岸的Boegoebaai樹立一個(gè)新港口,用于制作和出口綠氫。在Nelson Mandela灣,Hive Hydrogen公司方案建造一個(gè)價(jià)值46億美元的綠色合成氨廠。納米比亞擬定了一項(xiàng)耗資100億美元的綠氫項(xiàng)目的雄偉方案。
未來,下降綠氫本錢的關(guān)鍵首要在與擴(kuò)展制作規(guī)模和電解規(guī)模相關(guān)的技能改善和本錢下降,以及運(yùn)送和處理方面的本錢下降。