在那些似乎永远充满未来感的技术愿景中(想想商业核聚变和磁悬浮列车),该公司的技术前景令人担忧氢经济一直都很诱人。可再生能源或核能产生的氢气温室气体排放量最小,可以通过管道或运输到几乎任何地方,主要利用现有的基础设施。它可以为卡车、汽车、飞机和船只提供动力,也可以通过燃料电池或燃烧涡轮机发电。简而言之,它可以做化石燃料现在做的任何事情,但对气候的影响会大大减少。
现在,在经历了几十年的错误开始和过度乐观的预测之后,几个因素正在前所未有地推动清洁氢的发展。在美国,美国能源部(DOE)在过去一年中采取了一系列措施,以降低低碳氢的成本,并刺激对这种燃料的需求。在欧洲,一场迫在眉睫的化石燃料危机已经派出官员匆忙寻找替代方案到2021年欧盟国家从俄罗斯进口的1550亿立方米天然气。
“氢气的成本很快就会下降到非常有竞争力的水平,而且在很多情况下比化石燃料更便宜。这就是社区如此兴奋的原因。”
-Keith Wipke, NREL
“我在氢气领域工作了20年,现在绝对是最激动人心、最繁忙的时候,”他说基斯Wipke他是燃料电池和氢技术项目的经理国家可再生能源实验室“这里的活动太多了。”
这项被称为《降低通货膨胀法》的美国立法在本月早些时候在国会以党派立场获得通过后,由拜登总统于8月16日签署成为法律。它规定了美国的新支出4370亿美元超过10年,其中一些3700亿美元该计划旨在扩大可再生能源、电动汽车和其他温室气体减排措施的范围。但正是低碳氢条款引起了人们的不满,原因有二。其一,他们的慷慨程度超出了许多分析师的预期。另一个是氢气的规定是技术中立的,这意味着通过电解产生的氢气与来自风力发电场或核电站的电力没有区别。
该法案为低碳氢生产商提供税收抵免,其税率取决于生产过程中排放的碳量等因素。在最低的排放率下——每生产一公斤氢气排放0.45公斤二氧化碳——生产商有资格获得信用每公斤高达3美元在某些情况下,这使得成本比普通的“灰色”氢更便宜,“灰色”氢是通过蒸汽重整过程从天然气中提取的。生产灰色氢是从8至12公斤的有限公司2每千克产生的氢气。灰色氢的成本各不相同,但在美国大约为每公斤2美元。
几乎所有的氢都是在美国制造的1000万吨去年,是这样生产的。中国是世界上最大的氢气生产国,每年生产超过2500万吨氢气,其中62%来自煤炭18至20公斤一氧化碳2每千克氢。在美国和中国,通过电解利用可再生能源产生的“绿色”氢的产量占总产量的比例不到1%。
犹他州山间火力发电厂的一个大型变电站将该设施与向南加州输送电力的输电线连接起来。一项耗资26.5亿美元的项目正在进行中,该项目将在那里安装设施,利用清洁生产的氢气发电。里克Bowmer /美联社
美国能源部已制定目标,在没有激励措施的情况下,到2026年将低碳氢的成本降至每公斤2美元到2031年,每公斤1美元.Wipke提到了《通货膨胀减少法案》中最高的每公斤3美元的补贴,他说:“如果今天的氢气通过电解,清洁电解,每公斤5美元,你可以从这个价格上减去3美元,从5美元降到2美元,那么,基本上,在激励措施的推动下,你已经达到了我们2026年每公斤2美元的目标。现在,从技术上讲,你已经通过激励措施做到了,但影响是一样的。氢气的成本很快就会降低到非常有竞争力的水平,而且在很多情况下比化石燃料更便宜。这就是社区如此兴奋的原因。”
尽管生产信贷可能会令人信服,但这些规定只是政府旨在支持清洁氢的一系列举措中的最新举措。例如,一年前基础设施投资和就业法案(IIJA)承诺投资80亿美元,在该国建立多达8个区域性“氢枢纽”。这些设施将生产、储存、使用低碳氢,并将其运输到其他地方。
“从中期和长期来看,我们看到氢气使用的动力更大。它将更快到来,因为石油和天然气等常规能源将变得越来越稀缺和昂贵。”
——贝恩德·海德,麦肯锡公司
“我认为,IIJA氢气枢纽和爱尔兰共和军的生产税收抵免的组合拳可以帮助建立完整的价值链,”他说亚历克斯Kizer他是哈佛大学研究与分析部门的高级副总裁能源期货计划.“我不会低估IRA中其他与氢相关的融资机会,因为氢需要制造,需要燃料,需要分销....在氢的价值链上下都有机会。除了PTC(生产税收抵免)之外,这是最让我兴奋的。”
8月中旬已经有了一些22个远景枢纽尽管能源部预计要到9月或10月才会正式宣布“资助机会”,但该计划正在全国各地宣传。大约在那个时候,工地的准备工作预计将开始26.5亿美元项目在犹他州的三角洲地区进行,由三菱电力美国公司而且万能的发展将安装通过燃烧氢气和天然气的混合物产生840兆瓦功率的涡轮机。在能源部5亿美元贷款担保的支持下山间电力工程据了解,它还将配备太阳能光伏发电机和一个220兆瓦的电解现场生产氢气的系统,以及在地下盐穹中储存高达300千兆瓦时天然气的设施。
在欧洲也是如此,氢枢纽计划于7月底被欧盟委员会匆忙批准。它将拨出54亿欧元资助41个项目,以开发从基础研发到工业部署的技术。一个德国汉堡附近的小枢纽,已经在建设中更大的中心正在荷兰鹿特丹港建造。“鹿特丹基本上是在向世界展示如何成为一个氢气港口,”他说罗伯特Hebner他是IEEE Fellow,也是德克萨斯大学奥斯汀分校机电学中心主任,在那里他帮助协调氢的研发。他指出:“他们已经与一些公司签署了在那里运营氢终端的协议。”“他们正在锻炼与葡萄牙的协议根据该计划,葡萄牙将利用风能制造氢气,并将氢气输送到鹿特丹港。他们已经宣布,他们将使用氢动力卡车在中欧地区运送这些燃料。他们正在全面考虑如何将氢气运送到港口,然后如何将氢气重新分配到需要的地方。”
但是,任何认为清洁氢气生产可以迅速增加,以帮助缓解俄罗斯在欧洲大陆天然气即将枯竭的想法,都很快被分析人士打消了。麦肯锡公司科隆办事处的高级合伙人Bernd Heid表示,“在当前的能源危机中,氢并没有帮助欧洲。”在世界经济论坛上讲话他补充说,“但从中期和长期来看,我们看到氢的使用有更大的动力。”它将更快到来,因为石油和天然气等常规能源将变得越来越稀缺和昂贵。”
那么,我们最终见证了真正的氢经济的开始吗?“我认为,是的,这将会发生,”赫伯纳说。“氢能委员会有超过100家跨国公司每年投资数十亿美元,以使氢能经济成为现实,他们在政府会帮助他们的地方进行投资,但这不是政府主导的。这是由行业主导的。而是各行各业看到了赚钱的途径。当我看到这个,我说,这个可能是真的。”