發展氫能的環保價值
國際能源署的數據顯示,2012—2018年,全球可再生能源方面的投資規模達到了1.5萬億美元。其中,美國為1800億美元,占比12%,歐盟為3000億美元,占比20%,中國為3500億美元,占比23.3%。從這個比例看,中歐美三方在可再生能源方面的發展比世界其他國家和地區要快,未來中歐美三方也應該是全球可再生能源發展的領導者。在歐盟范圍內,德國經濟體量最大,無疑是歐盟可再生能源發展的領導者。
江蘇如東漁光一體10MW光伏電站。我國的新能源產業發展迅速 (搜狐網)
德國選擇氫能作為新能源發展的方向,主要是因為氫是高效的能源載體,熱值高于煤炭、石油、天然氣等化石燃料,比電更容易分散儲藏,也可以像天然氣一樣進行管道輸送。且其在宇宙中含量最為豐富,既可以從煤炭、石油等化石燃料中獲取,也可以從風能、太陽能等可再生能源中獲取,還可以從工業副產品中獲取,雖然當前制取成本較高,但一旦技術成熟后,制取成本必定會下降。更重要的是,氫能燃燒本身無污染、零排放,對于棄核、棄煤的德國而言,發展氫能是維持其經濟持續競爭力的保障。
在德國氫能源發展戰略尚未公布之際,德國鋼鐵巨頭蒂森克虜伯已擴大了電解制氫產能,將綠氫制造提升到千兆瓦級規模。該公司化學與工藝技術業務部首席執行官薩米•佩爾科寧表示,世界上許多國家目前正計劃進入氫經濟。電解制氫作為構建可持續的能源系統和無碳工業的關鍵技術正日益興起,也為他們開啟了新的市場。
在德國氫能源發展戰略的新聞發布會上,德國能源署署長安德烈亞斯•庫爾曼宣布,國家氫能戰略為氣候保護開啟了新的篇章,是從根本上實現能源轉型與氣候目標的基礎。近年來,綠氫越來越被重工業和航空業等重排放行業視為解決排放問題的靈丹妙藥。庫爾曼認為,德國氫能源發展戰略是世界上首個提出氫能廣泛應用的戰略之一,涵蓋船運、航空、重型貨物運輸和工業(鋼鐵和化工行業)等。并且對于制氫,這項戰略幾乎涵蓋了全部動力燃料,包括通過合成甲烷、煤油、甲醇和氨等方式生產氫氣。因此,該戰略也可以看作是德國對發展歐洲動力燃料市場的明確承諾。
德國經濟部長阿爾特邁爾指出,該戰略是德國能源戰略的一次“量子躍遷”,它將使能源轉型和氣候保護產生新的質的提升,是德國決定推廣可再生能源技術以來最重要的創新。德國環境部部長斯文嘉•舒爾茲表示,氫是未來的能源,它將給氣候和就業帶來雙重推動。不過該戰略也存在異議,尤其對是否將氫能應用于汽車和供暖系統的爭議層出不窮。一些非政府組織呼吁,政府應該將氫能使用限定在不能直接用電驅動的交通工具中,例如船舶和飛機。而在汽車或供暖領域可以使用其他更有效的能源來替代。
德國媒體評論指出,該戰略發出的信號對經濟和整個歐洲都具有重要意義,但能否在未來幾十年內實施尚不確定。德國政府完全致力于綠氫這一種能源,將為自身施加巨大壓力。實現這一目標將需要大量的可再生能源,而目前尚不清楚德國是否能夠進口足夠的綠氫,藍氫則可能越來越多地為制造綠氫基礎設施提供支持。由于氫氣生產需要消耗大量電力,這使其比傳統燃料更昂貴。當前努力實現氣候中和的國家越來越多,選擇綠氫技術可以解決“排放難”行業的碳排放問題,但也需要各國政府采取行動啟動“氫能經濟”。
目前,氫能已經在燃料電池領域得到了廣泛的應用。與用途相同的其他熱機相比,采用氫能的燃料電池能效要高30%~50%。如果利用化石燃料獲取的氫能,燃料電池在使用的時候,可以減少40%的碳排放。如果是利用來自可再生能源制取的氫能,燃料電池在使用的時候,可以實現二氧化碳的零排放。此外,通過單元堆疊方式可以推進燃料電池規模的不斷擴大,可以同時適用于移動動力源和分布式發電。氫能推動了燃料電池技術的進步,也相應帶動了新能源汽車和分布式發電行業的發展。用氫燃料加注電池可以在3~5分鐘之內完成,一次加注可以保證汽車能夠行駛500千米以上,是新能源汽車行業可持續發展的重要解決方案。在分布式熱電聯供方面,燃料電池分布式發電系統與一般的燃氣輪機、內燃輪機相比,其具有更高的效率,可以將熱電綜合效能提升90%。分布式熱電聯供系統除了提升能源利用效率之外,還能夠緩解電網長距離運輸的壓力以及由此產生的電輻射污染。
總體而言,氫能源具有地理環境限制少,規模適應性強、投資成本低以及環境友好的特點,是新一代能源轉型以及減排的重要載體。而我國的風電、光伏資源極為豐富,還有極為可觀的地熱、生物質能、太陽能、海洋能等可再生能源。近些年來,隨著技術的進步,可再生能源的發電成本在不斷下降,可再生能源的市場競爭力不斷加強。同時,我國還擁有強大的基礎設施建設能力,這均為我國氫能的發展特別是綠氫的發展提供了有利條件。
就我國綠氫發展前景而言,未來要實現規模化發展,必須要借鑒德國的經驗,不斷完善現有的立法以及監管機制,重點需要關注管網運營、安全認證等。同時,還需要從技術上探索降低電解槽、燃料電池的成本。另外,還必須要充分意識到政府政策支持的重要性,確保相關補貼能夠落實。在必要的情況下,可以開展綠氫制備示范項目建設,向大眾展示制氫的項目運作情況,提升大眾的認可度和接受度。
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