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綠氫——鏈接可再生能源與工業

2021-9-17 11:03 來源: 界面新聞 |作者: 王勇

綠氫才是未來


去碳化是目前全球經濟面臨的最重要的挑戰之一。而應對這一挑戰的關鍵是不斷發展可再生能源以及多維能源交叉耦合,即通過綠氫,將可再生能源鏈接到發達的工業、能源和交通基礎設施中。

與煤炭、天然氣等不同,氫并非是一次能源,而是同電能一樣屬于二次能源,更容易耦合電能、熱能等多種能源,同時與電能一起建立互聯互通的現代能源網絡,促進電力與建筑、交通運輸和工業之間的互聯。

根據國際可再生能源機構(IRENA)發布的《世界能源轉型展望》,作為“1.5°C”路徑的一部分,綠氫有助于顯著減少二氧化碳排放——特別是在工業部門以及長途運輸、航運和航空方面。

氫能的高熱值屬性是其在交通領域最具潛力的優勢,是常見燃料中熱值最高的,為142KJ/g,約是石油的3倍,煤炭的4.5倍。

目前,已有氫動力列車在德國北部正式客運,未來將有更多氫動力列車取代非電氣化線路上的柴油列車,英國、荷蘭和奧地利等國家也有類似的部署;而在船運和航空領域,兩者也正處于示范階段,在未來的碳減排路線中,氫能正在逐步綻放其光芒。

以氫氣為原料的工業領域應用已具備數十年的發展歷史,在中國,90%以上的氫氣都用于工業原料,而氫能作為二次能源的定位則必須要追溯其制氫環節的碳足跡

根據2020中國氫能產業發展報告數據,目前全球制氫原料中,天然氣使用最為廣泛,占比約為43%,其次是工業副產品制氫,占比為33%,而電解水制氫使用最少,比例極低。

西門子能源股份公司新能源業務全球首席戰略官兼亞太區業務負責人趙作智博士表示,“在制氫環節需要重視碳足跡的追溯,而綠氫將在通往低碳未來的道路上起到至關重要的作用。”

在明確了綠氫的未來路線后,西門子能源使用質子交換膜(PEM)水電解技術,利用可再生能源生成“綠色無碳”的氫氣。該技術方案具有氣體純度高、效率高、使用壽命長、無化學品等特點。

在該技術路線下,生產1kg 的氫氣平均需要50kWh的耗電量,具體耗電量將取決于電解槽的操作模式和輔助系統的效率。根據IRENA,考慮碳減排成本,2030年左右綠氫將與灰氫實現平價。

此外,其Silyzer產品系列可以將太陽能和風能等間歇性波動能源整合到工藝過程中,達到“實時跟隨,秒級響應”。在西門子能源位于奧地利的H2FUTURE項目中,世界上第一臺PEM電解設備Silyzer 300(半機)每小時可產生1200Nm3的綠氫,功率需求為6 MW,電解系統的效率高達80%。

西門子能源旗下的西門子歌美颯也在探索海上的氫能路線,計劃在五年內總投資約1.2億歐元,用于開發海上風電生產氫的完全集成式解決方案。

“成本的下降不是單純的技術問題,而是規模化效應的結果。”趙作智博士認為,為此西門子將主動推進氫項目以加快發揮規模化和系統化優勢。

氫絕非暫時的解決方案,而是可持續能源行業中的重要組成部分。

標簽: 綠氫

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