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绿氢应用的探索

 更新时间:2024-03-22    点击量:277

绿氢因其清洁、可储存和具有便携性而被誉为未来的燃料。氢气与氧气结合时,燃烧生成水并释放热量,同时不会排放二氧化碳(CO2)。由于氢气的质量能量密度高,因此非常适合为难以电气化的能源密集型工业过程提供燃料,而且还可用作多种工业应用的原料。此外,作为一种清洁能源载体,绿氢可以长期储存,且损耗极小。与并网的可再生能源电力相比,它可以更灵活地远距离运输到离可再生能源更远的应用领域,也可实现全球再生能源再分配。

利用化石燃料和碳捕集与封存(CCS)技术生产的蓝色氢气可在能源转型的早期阶段成为氢气市场的催化剂。因此,在继续使用现有基础设施的同时,可以减少现有设施的温室气体(GHG)排放。然而,蓝氢也有一定的局限性:它依赖于有限的资源,易受化石燃料价格波动的影响,与二氧化碳运输和储存的成本和监管息息相关,并且不能提高能源安全。此外,二氧化碳捕集与封存(CCS)的效率并不理想,因为它仍然会产生一些剩余的二氧化碳排放,而且在 CCS 中使用甲烷可能会导致上游泄漏,从而使蓝氢与净排放目标不相容。


值得说明的是,绿氢绝对不是用来取代通过可再生能源电气化实现的电力、运输、供热和制冷行业的去碳化,而是对其进行有益的补充。下图介绍了绿氢及其衍生物具有明显比较优势的应用领域(绿氢应用的优先级),即:
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说明:

Distributed applications:分布式应用

Centralized applications:集中式应用


Maturity of hydrogen solutions(compared with other decarbonization solutions):与其他脱碳解决方案相比氢气解决方案的成熟度


1、难以消减的工业领域。

重工业目前使用从化石燃料中提取的氢气,特别是在炼油、合成氨、甲醇和钢铁生产中。使用 GH2 作为高级热能燃料,有助于这些行业和其他难以消减的行业实现脱碳。此外,它还可以作为许多工业应用的原料。

2、航空和海运领域。

由于低碳燃料替代品有限,难以消减的运输行业,如航运和航空,很难实现脱碳。

3、能源领域。

氢气是一种高效的能源载体,具有长期储存能力,不会造成重大损失,在稳定依赖太阳能和风能的能源网方面可以发挥关键作用。通过缓解这些可再生能源固有的波动,氢气可以帮助确保稳定可靠的电力供应。

成本竞争力和基础设施的可用性将是导入更多氢应用的关键决定因素。例如,氢燃料电池汽车和卡车的使用将取决于燃料电池的成本和加气站的可用性。氢气可与现有的天然气网络相结合,用于区域供热系统或用于住宅供热系统的氢气锅炉和燃料电池。另一方面,氨在燃气轮机中使用时,有可能提高电力系统的灵活性,或有助于减少燃煤发电厂的排放量。

要充分释放绿氢的潜力,就必须大幅降低绿氢的生产成本。目前,其生产成本是灰氢的 3~6 倍(绿氢:3~6 美元/kg;灰氢:1-2 美元/kg),即使在最有利的生产地点也是如此。一个主要的成本因素是电解槽所需的可再生电力。在可再生资源丰富的地方生产绿氢可以提高其成本竞争力。太阳能光伏发电(PV)和风能技术的成本压缩也将有助于降低绿氢生产的相关成本。另一个优先事项是降低电解槽的成本,从长远来看,这有可能使投资成本降低 80%。


因此,克服技术壁垒和高生产成本的挑战非常重要。各国在充分利用绿氢的潜力方面面临若干障碍。最大的挑战包括生产绿氢所需的技术诀窍、扩大可再生能源发电和电解槽产能、生产成本高、缺乏国内市场以及基础设施有限等。因此,有必要制定有针对性的政策并开展合作,以成功解决生产绿氢所面临的这些障碍。此外,还必须同时促进对绿氢的需求和供应。政策制定者在推动创新、吸引私营企业投资以及建立合作伙伴关系以有效地将氢能纳入能源组合方面发挥着至关重要的作用。

来源:氢眼所见
注:已获得转载权




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