訂閱
糾錯
加入自媒體

歐洲2×40GW綠氫行動計劃全文

2020-05-08 16:48
香橙會
關注

新建一條從埃及經希臘到意大利的大型輸氫管道,全長2500公里,裝機容量66GW,2條管道各48英寸,這意味著要投資165億歐元。負載系數為每年4500小時,每年可輸送300 TWh或760萬噸氫氣。通過這樣的管道輸送氫氣的平均成本為0.005?/kWh或0.2?/kg H2,這是輸送氫氣總成本的一個合理的比例(van Wijk & Wouters, 2019)。

《非洲氫伙伴計劃》是一份關于非洲現有和計劃中的天然氣、石油和化學產品管道基礎設施的概述。他們指出了什么類型的氫產品可以通過這些管道運輸。穿越地中海的天然氣管道也可能被用來運輸氫氣(Oldenbroek & Huegemann, 2019)。在未來,更多的氫管道運輸能力是必要的。一個專用的大型管道基礎設施,從意大利跨越希臘,穿過地中海到埃及,最終進一步延伸到埃塞俄比亞和中東,將非常有助于開發豐富和廉價的可再生能源潛力(van Wijk A., Wouters, Rachidi, & Ikken, 2019)。圖8概述了現有的管道基礎設施以及非洲和歐洲之間的一條新的專用氫氣管道

可用鹽穴進行大規模儲氫

歐洲的天然氣需求,特別是北歐的天然氣需求,表現出強烈的季節性變化。在冬季,天然氣需求是夏季的2-3倍(BDEW, 2018)。然而,天然氣產量全年保持不變。因此,大規模的天然氣季節性儲存是必要的。天然氣大量儲存在空曠的氣田、多孔的巖層和鹽穴中。大約15-20%的天然氣總消耗量被儲存起來以平衡天然氣的生產和消費(Timmerberg & Kaltschmitt, 2019)(van Wijk & Wouters, 2019)。如今,天然氣的儲存對平衡電力供應和需求也至關重要。電力系統的平衡是通過抽水蓄能來完成的,但主要是通過可調度的發電廠,通常是燃氣發電廠。

鹽穴是鹽生產的“遺留物”。許多鹽穴用于天然氣儲存,其它一些鹽穴中儲存石油、壓縮空氣或其他產品,見圖9.1和9.2。鹽穴可以用來儲存氫,就像它們可以儲存天然氣一樣(HyUnder, 2013)。儲存氫的鹽穴已經使用了幾十年,例如在英國利茲附近。

歐洲2×40GW綠氫行動計劃全文

圖9.1遍布歐洲的鹽地層和鹽穴。紅鉆是用于天然氣儲存的鹽穴(Bunger, Michalski, Crotogino,& Kruck, 2016)

歐洲2×40GW綠氫行動計劃全文

圖9.2鹽穴(van Wijk, van der Roest, & Boere, 2017)

在一個典型的鹽穴中,氫可以儲存在200巴左右的壓力下。其儲氫能力約為6000噸,即240 GWh。包括管道、壓縮機和氣體處理在內的總安裝成本約為1億歐元(Michalski等,2017)。相比之下,如果將這些能量儲存在電池中,成本為100歐元/千瓦時,總投資成本將為240億歐元。因此,在鹽穴中以氫的形式儲存能量比電池儲存至少便宜100倍。

歐洲2×40GW綠氫行動計劃全文

圖10歐洲鹽穴儲氫潛力(Caglayan等,2019)

歐洲有許多可供大規模儲氫的空鹽穴。除了新的氫專用鹽穴外,還可以在歐洲不同的鹽地層中開發儲氫能力。最近的一項研究表明,在歐洲鹽穴中存在非常大的儲氫潛力,見圖10 (Caglayan等,2020)。也許氫可以儲存在一些空的氣田中,以滿足儲存氫的特定要求。

基礎設施如何從天然氣過渡到氫氣?

困難但關鍵的問題是,如何在未來十年內從天然氣基礎設施向氫能源基礎設施轉型。提高氫氣生產能力來填滿新建的管道或將天然氣管道改造成氫氣運輸管道需要時間,該管道的容量為15-20 GW。在2030年之前,將天然氣運輸管道改造成氫氣管道或建造一條新的專用氫氣管道是完全符合成本效益的。

從天然氣到氫氣的轉變有幾種可能的途徑和解決方案

▲在電解制氫的同時,也刺激產生大量的碳中和氫,使其有足夠的體積來填充運輸管道。這使得天然氣管道更早轉化為氫輸送管道成為可能。

▲將氫氣與天然氣混合。大約2-5%的氫氣可以混合在天然氣運輸網絡中,而不需要更換或調整壓縮機。在5%以上,氫可以混合在一個特定的運輸管道中,在那里壓縮機被更換或調整。

▲在天然氣管道中放置一個小的氫氣管。在管道系統中安裝這樣的管道很可能更便宜、更快。通過這種方式,1-2GW的氫氣可以輸送到更遠的地方,例如穿越地中海或北海,而不需要高昂的成本。與此同時,天然氣仍然可以運輸,盡管運力較低。

▲在港口地區建設綠色氨廠,通過運輸氨出口氫。這種氨是氮和氫的混合物,可以用于化肥和化學工業,可以再分解成氫,也可以直接用作海上柴油發動機的燃料,或者用于發電廠。

▲在港區建設氫氣液化工廠,使用類似LNG的專用低溫容器出口液氫。液態氫可以很容易地在到達港重新氣化并注入管道系統。或者,液態氫可以用裝載液態氫的卡車運送到加氫站(液態氫運輸的能量是加壓氫運輸的10倍)

▲其他運輸氫的方法,如液態有機氫載體,將氫與二氧化碳結合產生甲醇、甲酸、煤油或另一種合成烴。

首選的解決方案將取決于地區特點。例如,在北海,天然氣管道是可用的,混合或管道解決方案中的管道可能是一個更可取的選擇。但是在摩洛哥,最可能的選擇是將氨轉化為氨并運輸,因為摩洛哥已經在大規模的綠色氨生產中為本地肥料生產工作。因此,從天然氣到氫氣基礎設施的轉變,發展氫氣的港口地區,將氫氣分配到加氫站和建筑物,以及跨境的氫氣進出口,都是需要更深入研究的課題,以提供聰明和經濟有效的解決方案。

歐洲有世界一流的制氫電解槽工業

氫是一種能源載體,就像電一樣,它必須由一種能源產生。它可以是(電)化學處理從化石能源,如天然氣,石油,煤炭或化石電力,或從可再生資源,如綠色電力,沼氣,生物質或直接從陽光。由沼氣、生物質能和可再生電力通過電解水產生的氫被稱為可再生氫或綠氫。在電解槽技術方面,歐洲擁有強大的市場地位,在全球處于領先地位。

雖然現在很少有專門的電解水制氫,但電解水并不是一項新技術。如今,全球約有20-25GW的電解槽容量主要用于氯的生產。通過電解鹽在水中的溶解,從鹽中產生氯,但同時從水中產生氫。氫是一種副產品,部分用來產生熱量或蒸汽。在全球范圍內,這些氯電解槽的很大一部分是由歐洲公司生產的,因此,電解槽行業和供應鏈在歐洲具有強大的世界市場地位。特別是歐洲工業提供先進的高質量的電解槽,滿足高安全標準。這是一個良好的起點,以在歐洲建立一個領先的水電解槽行業。一些歐洲電解槽產品的例子如圖11所示。

歐洲2×40GW綠氫行動計劃全文

歐洲2×40GW綠氫行動計劃全文

圖11來自歐洲的電解器產品。

歐洲2×40GW綠氫行動計劃全文

2x40GW綠氫計劃

實現可再生氫經濟將為歐洲、北非、烏克蘭和其他鄰近地區創造就業、經濟增長和福利。與此同時,它將為歐洲、非洲以及更遙遠的地方的更清潔、脫碳做出貢獻。

然而,這種氫經濟需要歐洲與非洲及其鄰近地區(如中東)合作采取協調一致的方法。這種方法必須包括可再生能源(和低碳或藍)氫,氫的市場開發結合氫基礎設施的發展,密切配合電力市場的發展和電力基礎設施以及氫的天然氣基礎設施。

在許多國家,包括日本、中國、美國、韓國、澳大利亞和加拿大,用于氫研究、創新和實施的預算大幅增加。特別是日本對于實現氫能源經濟有著非常堅定的承諾,通過2020年的奧林匹克運動會向世界展示了它的承諾,這次運動會將被稱為“氫能源運動會”。最值得注意的是,日本、中國和加拿大都出現了可再生氫設備制造業,與歐洲競爭。

歐洲電解槽行業和供應鏈在當今世界市場上具有很強的競爭力。如果歐盟想要建立一個世界領先的可再生氫生產電解槽行業,現在就是行動的時候了。

因此,我們建議在歐盟國家安裝40GW的電解槽,并在鄰國特別是北非和烏克蘭安裝40GW的電解槽,直至2030年。

我們,歐洲氫工業,正在致力于開發一個強大、世界領先的電解槽產業和市場,致力于生產 在平等和最終成本低于低碳(藍)氫可再生氫。實現這一目標的先決條件是,到2030年,歐盟及其鄰國(如北非和烏克蘭)的2x40GW電解槽市場將得到發展。

2030年綠氫生產路線圖2x40GW

今天,歐盟的水電裝機容量非常有限。在過去的幾年里,電解槽公司在歐盟的支持下,為降低成本、提高效率、擴大電解槽體積和擴大產量做出了巨大的努力。試點和示范項目設備已經安裝,但現在的時間需要的是擴大電解槽市場,以進一步降低成本,并通過大規模推出發展一個強大的和有競爭力的歐洲電解槽行業。

目前大多數的制氫過程都發生在或接近氫被消耗的地方。氫的需求目前只普遍存在于氫被用作原料的地方,例如在化學工業和石油化學工業中。在一些化工和石化行業和地區之間,只有有限的私有氫管道基礎設施。因此,目前的氫氣生產被定性為“壟斷”,沒有大規模的公共氫氣管道基礎設施可用,除了點對點銷售,沒有規律和已存的通用氫氣市場和基礎設施。

在不久的將來,將出現一個可再生的低碳氫市場,用于生產化學品、石油化工產品、新型合成燃料(如煤油),以及用氫代替從鐵礦石中生產“綠色鋼鐵”中的一氧化碳的還原過程。隨著這些工業原料的應用,交通領域的氫市場、工業和建筑的高溫和低溫熱能以及平衡目的的電力生產將會出現。

低碳和可再生的氫氣生產既可以被放在特定位置(在氫氣需求附近),也可以被控制在中心位置(在能源資源附近)。

<上一頁  1  2  3  4  下一頁>  余下全文
聲明: 本文由入駐維科號的作者撰寫,觀點僅代表作者本人,不代表OFweek立場。如有侵權或其他問題,請聯系舉報。

發表評論

0條評論,0人參與

請輸入評論內容...

請輸入評論/評論長度6~500個字

您提交的評論過于頻繁,請輸入驗證碼繼續

暫無評論

暫無評論

文章糾錯
x
*文字標題:
*糾錯內容:
聯系郵箱:
*驗 證 碼:

粵公網安備 44030502002758號

电竞投注竞彩app