推动绿氢发展,这些挑战怎么解决?

发布于 2023-12-11 10:36:53

“从产业发展来看,应优先发展绿色氢,特别是在水资源已经稀缺的地区;从项目规划来看,水相关的影响和潜在风险需要被给予更高的重视。”12月10日,由国际可再生能源署(IRENA)和未澜咨询(Bluerisk)共同撰写的《全球制氢用水报告》(以下简称《报告》)在《联合国气候变化框架公约》第二十八次缔约方大会(COP28)期间正式发布。
《报告》显示,绿氢技术的发展是一个备受关注的领域,但面临着一些挑战。

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零碳科技
零碳科技 2023-12-11
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绿氢发展有何挑战?

《报告》指出,绿氢是所有清洁氢能技术中用水效率最高的,在缺水地区,发展绿氢是最优选择。

“尽管自2020年以来,绿氢和蓝氢的生产有所增长,但仍然仅占全球氢能生产量不到1%。以2022年为例,全球氢能总产量约为9500万吨,而低碳和可再生氢能的产量仅为70万吨。”国际可再生能源署知识、政策和金融中心代理主任Ute Collier告诉本报记者。

事实上,绿氢发展缓慢,其中一个主要挑战是成本。目前,绿氢的成本比未受限制的化石燃料生产的氢能更昂贵。

据介绍,氢能生产的成本根据类型和地区而异。对于蓝氢、灰氢和棕氢,主要成本因素是化石燃料。相反,对于绿氢,主要成本与电解槽和电价有关。

据悉,电解装置的资本成本是绿氢成本的重要组成部分,通过创新和改进制造技术,预计这些成本将会降低。然而,由于最近材料成本的上涨可能会减缓这种下降趋势。自2022年以来,全球经济通货膨胀显著提高了设备和贷款的价格,尤其是对资本密集型能源供应,如可再生电力和绿氢的影响较大。这种通货膨胀在欧洲最为明显,而在中国的影响较小。尽管预计低排放氢能工厂的这种成本上升趋势不会是永久性的,但可能导致项目的延迟而非取消。

电解槽成本在不同地区也存在差异。在欧洲,一些项目开发者注意到通货膨胀值高达40%。另一方面,中国制造的碱性电解槽要便宜得多,成本在750-1300美元/千瓦左右,有些甚至低至350美元/千瓦。然而,需要注意的是,这些较低的成本可能反映了中国特定的技术标准和条件,当这些电解槽被出口并需要调整到其他国家的标准时,成本可能会更高。

而据Ute Collier介绍,目前,很难概括氢能的价格。就已安装的电解槽的资本成本而言(包括设备、气体处理、工厂平衡和工程、采购和建设成本),绿氢项目的成本范围在1700美元/千瓦至2000美元/千瓦之间。

《报告》指出,未来,氢能发展需要更加成熟的机制和先进的技术做好布局。

缺水国家如何推动绿氢发展?
据Ute Collier介绍,欧盟已经制定了会员国在工业和交通领域氢能需求的强制性目标。

对发展绿氢产业的国家来说,尤其是缺水国家,推动绿氢发展要做的工作还有很多,国际可再生能源署和Bluerisk的报告《水对氢气生产的影响》给出了多条建议。

《水对氢气生产的影响》强调了迫切需要优先考虑绿氢。绿氢以其更有竞争力的水效率脱颖而出。从灰氢和棕氢向绿氢的转变,特别是在水资源紧缺的地区,也被视为一项重要任务。这种转变不仅有助于减少碳排放,还显著减少了水的使用,从而实现了气候和环境上的双赢。政策制定者可以通过对基于化石燃料的制氢工厂设定明确的淘汰期限并加强对绿氢产业的支持来加速这一转变。

另外,在氢能生产中,应该对与水相关的影响和风险进行严格评估,特别是在水资源紧缺的地区。这意味着进行彻底的水风险评估,并制定严格的水使用规定,以确保氢能行业的可持续增长,同时,保护有限的水资源并减少可能由气候风险或对水资源利用的竞争引起的冲击。

《水对氢气生产的影响》提议,将用水和耗水作为氢能项目的性能指标。鉴于氢能生产对水的巨大需求,监督和管理这一资源对其高效利用至关重要。这种方法不仅能够最小化环境影响,还能显示运营效率。实施全行业的用水标准可以作为绩效的基准,将水使用指标纳入环境影响评估是一项明智的政策。鼓励展示高效能量转化和水消耗率的项目是另一个建议。

Ute Collier说,投资和研究对于提高商业规模电解槽的效率和降低淡水冷却的消耗至关重要。政策制定者在这方面可以通过投入资金进行研发并为突破性技术提供资助来发挥重要作用。鼓励产业和学术界的研究人员之间的合作对于创新至关重要。

最后,Ute Collier认为,在水资源稀缺的地区,建议使用节水冷却技术,如空气冷却。这种方法不仅符合环境保护目标,还可能在减少水使用和潜在降低成本方面具有经济利益。鼓励政策制定者和产业领导者研究和优化电解槽的空气冷却技术,并考虑制定水效冷却的法规。

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