绿氢——链接可再生能源与工业

2021-9-17 11:03 来源: 界面新闻 |作者: 王勇

绿氢才是未来


去碳化是目前全球经济面临的最重要的挑战之一。而应对这一挑战的关键是不断发展可再生能源以及多维能源交叉耦合,即通过绿氢,将可再生能源链接到发达的工业、能源和交通基础设施中。

与煤炭、天然气等不同,氢并非是一次能源,而是同电能一样属于二次能源,更容易耦合电能、热能等多种能源,同时与电能一起建立互联互通的现代能源网络,促进电力与建筑、交通运输和工业之间的互联。

根据国际可再生能源机构(IRENA)发布的《世界能源转型展望》,作为“1.5°C”路径的一部分,绿氢有助于显著减少二氧化碳排放——特别是在工业部门以及长途运输、航运和航空方面。

氢能的高热值属性是其在交通领域最具潜力的优势,是常见燃料中热值最高的,为142KJ/g,约是石油的3倍,煤炭的4.5倍。

目前,已有氢动力列车在德国北部正式客运,未来将有更多氢动力列车取代非电气化线路上的柴油列车,英国、荷兰和奥地利等国家也有类似的部署;而在船运和航空领域,两者也正处于示范阶段,在未来的碳减排路线中,氢能正在逐步绽放其光芒。

以氢气为原料的工业领域应用已具备数十年的发展历史,在中国,90%以上的氢气都用于工业原料,而氢能作为二次能源的定位则必须要追溯其制氢环节的碳足迹

根据2020中国氢能产业发展报告数据,目前全球制氢原料中,天然气使用最为广泛,占比约为43%,其次是工业副产品制氢,占比为33%,而电解水制氢使用最少,比例极低。

西门子能源股份公司新能源业务全球首席战略官兼亚太区业务负责人赵作智博士表示,“在制氢环节需要重视碳足迹的追溯,而绿氢将在通往低碳未来的道路上起到至关重要的作用。”

在明确了绿氢的未来路线后,西门子能源使用质子交换膜(PEM)水电解技术,利用可再生能源生成“绿色无碳”的氢气。该技术方案具有气体纯度高、效率高、使用寿命长、无化学品等特点。

在该技术路线下,生产1kg 的氢气平均需要50kWh的耗电量,具体耗电量将取决于电解槽的操作模式和辅助系统的效率。根据IRENA,考虑碳减排成本,2030年左右绿氢将与灰氢实现平价。

此外,其Silyzer产品系列可以将太阳能和风能等间歇性波动能源整合到工艺过程中,达到“实时跟随,秒级响应”。在西门子能源位于奥地利的H2FUTURE项目中,世界上第一台PEM电解设备Silyzer 300(半机)每小时可产生1200Nm³的绿氢,功率需求为6 MW,电解系统的效率高达80%。

西门子能源旗下的西门子歌美飒也在探索海上的氢能路线,计划在五年内总投资约1.2亿欧元,用于开发海上风电生产氢的完全集成式解决方案。

“成本的下降不是单纯的技术问题,而是规模化效应的结果。”赵作智博士认为,为此西门子将主动推进氢项目以加快发挥规模化和系统化优势。

氢绝非暂时的解决方案,而是可持续能源行业中的重要组成部分。

标签: 绿氢

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