能源转型正在影响整个能源价值链的经济。然而,风能和太阳能等可再生能源在不同的地理区域具有不同的潜力。例如,亚洲许多地区面临的挑战是,能够产生足够太阳能或风能以满足其能源需求的地理区域有限。氢能可以满足世界上很大一部分能源需求,制氢过程可以完全无碳排放。虽然面临诸多挑战,但氢经济发展势头强劲。在一些地区,氢能有望成为零碳替代能源的重要组成部分。
氢能备受关注
2021年6月,艾斯本对全球约340家公司进行了调查,65%的受访者表示,他们计划在未来五年投资氢能,以减少温室气体排放。三分之二的公司计划进入氢能领域。然而,这些公司计划采取不同的措施。
普林斯顿大学著名碳减排专家Robert Socolow表示,这一现象是迈向新型氢经济的“色彩战争”。
例如,56%的公司计划使用绿氢,49%使用蓝氢,25%使用灰氢(注:一些公司计划同时部署各种措施,因此绿氢、蓝氢和灰氢的百分比加起来不是100%)。
可持续投资正在推广绿色方法,即可再生能源完全通过电解制氢。
各国正在加快氢经济的发展。中国早些时候就宣布将增加对绿氢的投资。据中石化报道,位于新疆库车的中石化绿氢示范项目于2021年12月正式启动。该项目总投资近30亿元,将完全由太阳能供电。预计将于2023年6月竣工投产。届时,中国将有能力每年生产2万吨绿氢,预计每年减少48.5万吨二氧化碳的排放。包括欧洲监管机构在内的许多能源实用主义者正在推广一种蓝色方法,即从成熟的重组过程中提取氢,并从烟气中捕获碳。目前,澳大利亚和韩国正在实施这种方法。在亚洲,马来西亚国家石油公司和印度信实工业等企业正在实施绿氢和蓝氢计划。
一般来说,氢能凭借上市时间短、成本低、无摩擦扩张等优势,应被视为经济创新的可扩展来源。最聪明的市场参与者看到了商机,正在采取积极行动。
利用数字技术,最大限度地提高氢投资回报
在资本和资金的推动下,氢经济具有广阔的前景。明智的参与者发现,创新思维、项目执行和工业人工智能驱动的数字技术的综合影响可以带来增长和市场份额。仍有一些挑战需要克服,数字技术是解决问题的关键。
首先,有必要将氢经济作为一个系统来消除风险。因此,我们必须将氢经济视为一个端到端系统,包括绿氢或蓝氢的生产、碳捕集、氢储存和运输以及氢的最终使用。每个环节都需要扩展,以便从整体上取得成功。除了强大的联盟和合资企业外,还需要一种定量的方法来消除系统中的薄弱环节。幸运的是,有许多可用的智力和金融资本可以帮助我们建立一个完整的系统和端到端风险模型。(艾斯本正在研究这种端到端氢模板模型方法)。
第二,数字技术可以提高可再生能源电解水制氢系统的经济性。虽然电解技术是可行的,各种项目已经启动,但新系统的经济性不如传统能源。精确机理与人工智能辅助模型与经济模型的结合,可以加快和加倍技术创新者的努力,在实现技术突破的同时大大节约成本。这就要求可再生能源、电力储存和氢合成被视为一个可优化的系统,并考虑到风能和太阳能随机变化的影响。在2021年11月的阿布扎比国际石油展览与会议(ADIPEC)上,蒂森克虏伯(Thysen Krupp)首席执行官Sami Pelkon预测,到2030年,绿氢的经济性将与蓝氢媲美。他的预测合理吗?还是不需要到2030年?
第三,需要提高重整工艺过程的效率和经济性,并与碳捕集相结合。我们需要利用技术捕获和去除更高比例的二氧化碳,提高能源效率。预测精确的机制模型和优化技术是加快蓝氢效益进步和提高蓝氢效益的关键数字因素,涉及进一步整合成熟的氢合成技术和不成熟的碳捕获技术。
第四,有必要促进氢的安全装卸和运输。我们需要采用更简单、更安全的方法来制备低温氢,并简化氨作为载体的过程。同样重要的是加快和扩大混合模型的部署,将人工智能与工程领域的专业知识相结合。数字技术正在帮助我们理解和消除安全风险,控制操作,并将其保持在安全操作参数范围内。
第五,数字技术可以提高燃料电池的经济性。通过引入先进的在线数据分析和混合模型,制造商可以从新旧燃料电池的升级设计中学习,加快经济发展。
氢经济和能源转型
为了利用工业规模的氢生产和碳捕集技术引领能源转型,行业参与者需要无与伦比的创新、创造力、敏捷性和执行力。
数字技术可以增加上市时间、生产成本、风险缓解和客户满意度。为了缩短上市时间,创新、项目方案选择、概念选择和资本投资决策的速度必须提高50%(或6-12个月)。企业还可以通过可视化估算降低资本成本,通过优化设计节约能源和水资源,从而降低运营成本;同时,采用新技术,有效整合新设施和现有设施,降低生产成本。
利用人工智能和分析技术降低风险,增加正常运行时间,提高安全性和可靠性。最后,为了提高客户满意度,实现优秀的运营,企业还必须最大限度地提高供应链的敏捷性和弹性。由于能源转型的复杂性,有必要平衡公司资产的许多目标,并采用基于数据的定量方法。数字化和工业人工智能将是实现这种平衡优化的关键。
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