为了制造低碳氢,有两种选择。生产氢的二氧化碳排放可以通过碳捕获和存储技术来减少,也可以使用可再生电力——通常被称为可再生氢或绿色氢。
低碳氢是目前世界各国的一项重要倡议,特别是在世界上最大的氢能生产国之一的中国。2019年中国的产量约为2000万吨,2020年全球氢气产量约为7200万吨,在这么多生产的氢中,更少的是可再生能源氢,其余的氢来自化石能源(70- 80%)和工业副产品(超过20%)。
根据中国《2020年氢气工业发展报告》,到2025年,利用可再生能源生产氢气的比例将从大约1.0%提高到5.0%,到2030年将提高到10%。
因此,虽然最理想的可再生能源氢——“绿色”氢——要到2030年以后才能大量供应,但从现在到那时,我们可以获得有用的经验,现在是开始构建氢的工程代码、基础设施和用途的好时机。
低碳氢的碳捕获、利用和储存作用。在我国,根据相关调研,制氢原料超过90%均来源于对传统能源的化学重整。其中,48%来自于天然气重整、30%来自于醇类重整、18%来自于焦炉煤气重整,仅有约 4%来自于电解水。
以天然气重整为例,天然气制氢成本主要由天然气、燃料气和制造成本构成,其中天然气价格是最主要因素,占73.4%。燃料气是成本的第二因素,占13.7%。当天然气价格为1.67元/m3,天然气制氢成本为0.87元/m3;天然气价格为2.52元/m3,氢气成本为1.15元/m3。
氢可以以最具成本效益的方式获取,然后转换为最具环境效益的方法。绿色氢可以释放约8.0%的全球能源需求,每公斤氢的生产成本为2.5美元。如果氢气价格降至每公斤1.80美元,到2030年将释放高达15%的全球能源需求。低碳氢可以成为一种过渡燃料,它将避免资产搁浅,并为世界转向一种新的能源传递方式做好准备,这种方式既环保又经济。这种方法也符合气候科学,气候科学表明,今天的早期行动比以后的更大规模的响应要好得多。
制氢过程中的碳捕集、利用和储存也备受关注,目前比电解制氢更经济。它还可能为转向低碳氢经济提供一个早期机会。利用碳捕获技术的低碳氢的早期可用性将确保下游氢基础设施在电解绿色氢具有成本效益时准备就绪。
中国拥有完善的煤炭开采基础设施,但缺乏廉价的国内天然气。碳捕集技术可以实现化石燃料氢的脱碳,实现氢经济,在中短期内减少二氧化碳排放。
虽然绿色氢的生产和消费是一个长期目标,但碳捕集正变得更加可行,并可能成为氢经济扩张的伟大加速器。
低碳氢的趋势是什么:近期,现有的氢供应、营销和利用系统相对成熟和稳定。另一方面,由于成本高,碳捕集技术在五年内不会商业化和普及。因此,目前的制氢结构在不久的将来不会有太大的改变。
每年约200万吨的低碳氢供应增量,无法通过发展可再生能源氢来填补。可再生氢只能补充大约40%的增量。因此,在短期内,化石能源(特别是煤炭)制氢仍将是中国的主导能源,推广碳捕集技术,促进化石能源制氢脱碳。
从中期来看,例如到2030年左右,中国每年对氢的需求将达到3500万吨左右,按绝对值计算将增加75%。在这个时候,从可再生能源制氢的比例将达到10%,这是10倍,目前为1.0%。从现在到2030年,碳捕捉技术,电解槽成本和可再生能源的成本将继续下降,和各种制氢示范项目将继续出现。到2030年,碳捕集技术将更加成熟,氢气的成本将会降低。
许多碳捕集技术将在商业化的早期阶段进行展示,许多行业将进入这一转型的时间窗口。结合碳捕集技术,煤制氢和可再生能源电解水制氢将成为主要有效的氢气供应商。
从长远来看,到2050年,中国对氢的年需求量将达到6000万吨。能源结构将由传统的化石能源向以可再生能源为主体的多元化能源结构转变,可再生能源电价将进一步降低。
届时,氢能供应将以可再生能源电解水氢为有效供氢主体。碳捕集技术用于化石能源制氢、生物质制氢、核制氢将是有效的补充。
碳2030和2060目标需要低碳氢。氢是能源转型的重要媒介,可再生氢是未来绿色低碳能源发展的重要方向。在“双碳”背景下,碳捕获变得越来越重要,我国要想在2060年前实现碳中和的目标,发展可再生能源氢和碳捕集技术是必不可少的。
摘译自:The Financial Express.
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