綠氫走紅歐洲

 

    德國、法國、西班牙等在“歐盟氫能戰(zhàn)略”的背景下，也相繼宣布各自國家的氫能路線圖。2021年8月17日，英國商業(yè)、能源與產業(yè)戰(zhàn)略部(BEIS)發(fā)布了《英國國家氫能戰(zhàn)略》，提出到2030年，英國將成為全球氫能領域的領導者，擁有5GW的氫生產能力，可替代天然氣，為300萬戶英國家庭提供電力。該戰(zhàn)略預計到2050年，英國約20%—35%的能源消費來自于氫，這一比例大大高于全球平均水平(10%)。

 

    其實在歐洲，看好氫能發(fā)展的不止是英國。早在2020年6月，德國就對外公布了《德國國家氫能戰(zhàn)略》，意欲借助氫能早日實現(xiàn)能源轉型目標。特別值得一提的是，該戰(zhàn)略明確了綠氫是未來發(fā)展重點。德國的目標是2030年前將電解水綠氫產能提高至5GW，2040年達到10GW。德國聯(lián)邦經(jīng)濟事務部長彼得·阿爾特邁爾(PeterAltmaier)對外宣稱：“我們必須為德國確立，在氫技術領域世界第一的道路。”

 

    可以看出，歐盟內部對綠氫的發(fā)展寄予厚望。歐盟未來25年將在氫能等清潔能源上投入4700億歐元，以便在氫能產業(yè)競爭中戰(zhàn)勝中國、美國、日本等對手。目前，歐洲各國已經(jīng)紛紛開始著手布局氫能產業(yè)，力圖成為相關氫能技術的全球領導者，并且將氫能源的發(fā)展納入其經(jīng)濟復蘇計劃的一部分。除了歐盟外，俄羅斯、加拿大、澳大利亞、智利和阿曼等也提出了氫能戰(zhàn)略。不過，歐盟官方多次表示，中國才是真正的競爭者。中國計劃在2060年實現(xiàn)碳中和，氫在其中將起到重要作用。“我們仍處于領先地位，但中國正在形成挑戰(zhàn)。”歐洲氫能組織主席查茨馬爾卡基斯說，“中國只落后我們2-3年。”

 

    明天的石油

 

    歐盟的氫能開發(fā)分三個階段進行：2020-2024年為第一階段，將在歐盟境內建造一批單個功率達100兆瓦的可再生氫電解設備，全歐的可再生氫制備總功率達到6000兆瓦，年產量超過100萬噸;2025-2030年為第二階段，建成多個名為氫谷的地區(qū)性制氫產業(yè)中心，使年產量達到第一階段的10倍;2030-2050年為第三階段，重點是氫能在能源密集產業(yè)的大規(guī)模應用，典型代表是鋼鐵和物流行業(yè)。為此，歐盟將投入4700億歐元。所需資金一部分將來自歐盟國家目前正在談判的數(shù)千億歐元的新冠重建計劃，另一部分來自私人投資。

 

    同時，歐盟還成立了歐洲清潔氫聯(lián)盟，由相關企業(yè)、民間機構、國家及地區(qū)能源官員和歐洲投資銀行共同發(fā)起，旨在為氫能源的大量生產提供投資，進行技術合作等。企業(yè)成員包括蒂森克虜伯、西門子、殼牌、空客，以及丹麥和挪威的一些公司等。

 

    歐洲氫能組織的數(shù)據(jù)顯示，到2050年，全球氫工業(yè)的年營業(yè)額將達到7000億美元。經(jīng)濟學者克拉維特爾表示：“氫能經(jīng)濟相關商機不計其數(shù)，從生產和加工綠色氫氣的機械設備，到船舶或陸路的國內和國際運輸，再到終端應用，如燃料電池等。”

 

    作為歐洲第一大經(jīng)濟體，德國政府發(fā)展氫能產業(yè)的路徑很清晰——使用綠氫，支持市場的快速增長，并建立相應的價值鏈。德國教育及研究部對外表示：“綠氫是明天的石油。靈活的能源載體對于能源轉型必不可少，并為我們開辟了新的市場。我們必須抓住獨特的機會，利用我們的專業(yè)知識成為全球能源轉型的供應商。”德國決定將投資90億歐元發(fā)展氫能，其中70億將用來壯大整個氫價值鏈，20億歐元專用于氫的國際合作。

 

    德國重工業(yè)已經(jīng)在其長期脫碳計劃中大力押注綠氫。許多能源密集型德國公司，如化工集團巴斯夫(BASF)或鋼鐵制造商蒂森克虜伯(ThyssenKruppAG)，已經(jīng)制定了大幅減排的詳細計劃。目前，歐洲不少企業(yè)已搶先一步，成為氫經(jīng)濟的供應商。比如，電解槽運營商與電力和燃氣電網(wǎng)運營商建立新的業(yè)務與合作模式。德國蒂森克虜伯便是其中之一。該公司計劃擴大水電解生產能力，以大規(guī)模生產綠色氫氣。他們還與德國能源公司E.ON建立了合作伙伴關系，以建設氫基礎設施。英國電解槽制造商ITMPower也表示，他們計劃與丹麥電力公司Ørsted合作。

 

    綠氫成本高

 

    2020年，全球化石能源逐步式微，氫能作為能源轉型的重要探索方向，產業(yè)發(fā)展勢頭強勁，成為各國積蓄力量的焦點。歐盟委員會發(fā)布《歐盟氫能戰(zhàn)略》，以大力促進氫能發(fā)展，特別是可再生能源制氫產業(yè)的發(fā)展以及氫能的廣泛應用。德國柏林工業(yè)大學經(jīng)濟學者克拉維特爾表示，如果未來一段時間內不能通過技術改進，降低生產成本，而必須依靠長期投資扶持，歐洲氫能經(jīng)濟的發(fā)展將遇到阻礙。歐盟目前支持藍氫扮演過渡角色，同時改進技術，降低太陽能和風能發(fā)電的價格等。

 

    不過，歐盟氫能戰(zhàn)略下巨大商機的背后也存在幾大挑戰(zhàn)。歐盟的目標是綠色氫能。綠色氫能在電解槽中制造，利用可再生電能將水分解為氧和氫。只有通過可再生能源生產的氫才是綠氫。由于電解成本較高，目前95%商業(yè)用氫是用化石燃料生產的，制造過程會排放大量二氧化碳，因此這種氫能叫作灰氫。還有一種用天然氣生產的氫，也不是零排放，被稱為藍氫。綠色氫能是實現(xiàn)零排放的關鍵，但價格高昂。根據(jù)歐盟委員會的估算，目前綠氫生產成本約為每公斤3-5.5歐元，遠高于灰氫的每公斤1.5歐元。

 

    國際能源署(IEA)在2020年6月發(fā)布的《全球氫能進展》報告中指出，氫能技術在2019年保持了強勁發(fā)展勢頭，引起了各國政府和企業(yè)投資者的濃厚興趣。在氫能消費領域，能源、化工、制造企業(yè)之間跨界合作蓬勃興起，氫燃料電池汽車快速搶占市場，氫動力火車、船舶、卡車等氫能社會話題也引起關注。歐盟各國政府跟風而動，正以空前力度推動氫能產業(yè)發(fā)展。

 

    目前，以德國為代表的歐盟成員國已實現(xiàn)了制氫、運輸、儲存及燃料電池應用的氫能全產業(yè)鏈，且已將燃料電池技術應用到汽車、船舶和發(fā)電站等多個領域。但由于可再生能源制氫仍無法被廣泛使用，歐盟氫能戰(zhàn)略實現(xiàn)及企業(yè)赴歐投資相關產業(yè)的瓶頸問題也成為各界關注話題。

 

    歐盟綠氫發(fā)展雖存在技術、產能等攔路虎，但另一方面，也將助推氫能技術創(chuàng)新，為企業(yè)赴歐投資創(chuàng)造機遇點。從歐盟各成員國近些年以來氫能產業(yè)開發(fā)情況，德國和法國表現(xiàn)最為突出。其中德國在《歐盟氫能戰(zhàn)略》發(fā)布之前，即官宣《國家氫能戰(zhàn)略》，提出支持擴大“綠氫”市場。在此框架下，2021年1月，德國聯(lián)邦教研部發(fā)表公報，將斥資約7億歐元開展氫能重點研究項目，具體包括“H2Giga”、“H2Mare”和“TransHyDE”，項目將分別解決德國發(fā)展氫能經(jīng)濟過程中的電解槽批量生產、海上風能制氫和氫氣安全運輸?shù)燃夹g障礙。法國在國家氫能路線指導下，兩大能源巨頭道達爾和恩吉公司同在1月份宣布合作投建綠色制氫基地Masshylia，最為值得關注的是，該基地對氫氣的生產和儲存采用了創(chuàng)新的解決方案，這在歐洲尚屬首例。

 

    氫氣，將在未來的無碳能源系統(tǒng)中扮演不可或缺的角色，但對2050年氫氣在能源消費中的占比預測卻相差懸殊。國際可再生能源署認為是12%，氫能理事會認為是18%，歐盟宣布的目標是24%。但無論結果如何，要想推進氫能技術，必須降低成本。可再生能源成本過去十年已大幅降低，但仍需繼續(xù)下降。而電解水制氫成本，包括基本硬件電解槽，必須遵循類似路徑下降。

 

    氫能將在全球主要工業(yè)應用中起步，首先以藍氫的形式出現(xiàn)，然后以綠氫的形式出現(xiàn)。對于綠氫來說，電解槽至關重要，全球電解槽制造商正計劃擴大生產規(guī)模，以降低成本。德國工業(yè)巨頭蒂森克虜伯是鋼鐵制造商和氫氣生產商，其從生產商和用戶兩個角度看待氫氣問題。該公司的標準電解裝置是一個20兆瓦的模塊，每小時可生產4000立方米氫氣。蒂森克虜伯副總裁馬爾科姆·庫克表示，“我們已降低成本，并將基本模塊的規(guī)格提高到20兆瓦”。

 

    國際可再生能源署在2050年能源轉型路線圖中估計，如果全球綠氫產量達到4億噸，將需要2050年前電解槽產能達到5太瓦。目前全球已安裝的電解槽產能約8吉瓦。這些數(shù)字表明，要想實現(xiàn)政府和國際機構設定的綠氫目標，必須大幅提高電解槽產能，而這將需要持續(xù)設定綠氫發(fā)展目標和降低生產成本。

 

    綠氫產業(yè)擁有廣闊的發(fā)展空間，也面臨著緊迫的轉型壓力。未來，綠氫的成本下降不僅有賴風電、光伏等行業(yè)的降本增效，還要依靠以電解槽為代表的全產業(yè)鏈的技術進步。隨著產能擴大、輸配基礎設施建設加快，氫能產業(yè)鏈的規(guī)模效應將日益顯著，這也將促進更多研發(fā)力量參與其中，從而大幅降低成本，推動綠氫的進一步普及。見道網(wǎng)

 

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    綠氫

 

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