氢气使用可再生电力“已经成本竞争力”在利基应用程序中,一篇新论文补充说,这是可能与工业规模的替代品在大约十年的时间。
的研究今天发表在自然能源必威体育在线注册与其他工作可再生氢,找到了替代方案相比,这将是非常昂贵。
研究表明,决策者不应忽视氢”在讨论如何把可再生能源系统中,作者告诉碳短暂。必威手机官网必威体育在线注册
低碳的氢
氢气被认为是一个潜在的重要的低碳替代天然气(主要是甲烷)在能源系统中,除了推出的可必威体育在线注册再生电力。
它可以用来减少气体排放的工业过程,需要创建高温、等钢铁生产。或者它可以取代天然气在家里已经连接到气体网格,并做一些修改,以锅炉、管道和滚铣刀。
高纬度国家,如英国,气体使用高峰在寒冷的冬季,季节性储能也会必威体育在线注册需要补充一个高度可再生能源系统。必威体育在线注册低碳的氢为这个问题提供了一个解决方案,。
主要有两种方法可以使低碳的氢。首先建立在现有的生产方法,天然气是“改革“成氢和二氧化碳。添加碳捕获和存储(CCS)意味着二氧化碳不会释放到大气中,尽管这不太可能避免100%的排放。
第二个途径是通过电解水使用低碳电力。然而,这是目前认为是更昂贵的比fossil-fuel-with-CCS替代路线。(其他可能的生产氢的方法,如“水热化学分解”,人工光合作用在早期发展阶段)。
许多能源专必威体育在线注册家仍持怀疑态度大规模可再生氢会是可行的以较低的成本。
潜在的使用可再生氢在英国是“有限的”由于其低效率,英国政府气候变化顾问,气候变化委员会最近(CCC)得出的结论。只有“选择性”推出的氢气气体与CCS在减排一个潜在的重要的角色,它说。
成本下降
今天的报纸的挑战这一观点。它发现氢气使用风力发电在德国和德克萨斯州已经为小型和中等规模的用户成本上的气体,通常支付更多的材料。
它补充说,可再生氢将成为竞争与当前大规模工业用品从化石燃料在未来十年左右。这是由于成本不断下降风能和电解槽技术必威体育在线注册用于转换成氢,它说。
整体成本降低是如下图所示。可再生氢是目前经济上可行的——这意味着,在某些情况下,为投资者提供更高的回报比投资于可再生能源发电厂没有氢——如果是卖至少每公斤3.23美元在德国和3.53美元/千克(公斤)在德克萨斯州,根据纸。
计算”保本价格“德国可再生氢(左)和德州(右)与基准价格相比,氢供应来自化石燃料不使用CCS。对于德国而言,这个假定的放弃要求补贴可再生电能送入电网。德州的在2020年达到顶峰的逐步淘汰生产税收抵免(PTC),固定信用每千瓦时的电力生产。来源:Glenk & Reichelstein (2019)。
它应该更有利于生产可再生氢在英国比在德国,说冈瑟Glenk,博士研究生慕尼黑工业大学(TUM)和论文的主要作者。这是因为英国比德国多风的。他告诉碳简要:必威手机官网
“基本上,风力强度越高,越便宜的成本获取风能发电。这是整个方程的一个重要因素。”
值得注意的是,这些结果显示可再生氢与化石燃料制氢具有竞争力,即使后者不包括CCS。Glenk说:
“CCS是另一个主要成本障碍从化石燃料的氢气。所以我就看不到它。”
然而,本文的假设可能不是直接转移到英国的情况,说丹尼尔博士Scamman伦敦大学学院的高级研究员必威体育在线注册能源研究所,他并没有参与这项研究。他告诉碳简要:必威手机官网
“他们的成本是低于一些其他的研究,因为他们认为风力发电机符合生产补贴,可以缩小到electroyser增加利用率,植物的好处在某种程度上从非高峰价格。这些假设可能并不适用于所有情况及其结果可能不是直接转移到英国。”
在经济上可行吗?
有几个原因本文从可再生能源氢气达到有利的结论。
首先,找到最近的改进在电解槽技术用于电力和水转换成氢——意味着成本已经大幅缩水。本文进行了成本对电解槽技术从各种各样的来源,包括制造商,核电站运营商、科学期刊文章和其他报告。
转换从氢到电能的效率也提高,Glenk说。
第二,这项研究的结果是依据植物的“最优容量大小”可再生来源和陪同power-to-gas电解设备,Glenk说。
例如,如果一个风力涡轮机的平均生产只有大约30%的峰值功率输出,任何power-to-gas设施建造和它应该使用最多的力量:任何大的行星将会是浪费钱。
电价波动的程度也需要考虑当决定大小,因此,如何昂贵——power-to-gas设施应该是,Glenk补充道。
设备现在可以在实时操作,使他们能够优化系统,向他们提供更多的控制是否向电网售电或用它来产生氢,他补充道。他告诉碳简要:必威手机官网
“实际上我从来没有见过在实时操作优化和能力大小在其他研究中。”
第三,本文假定风能会便宜得多。必威体育在线注册它假定的价格购买新的风力涡轮机每年下降4%,从现在到2030年一半。它还假定他们能力因素——实际发电量相比最大可能——每年增加0.7%。
所有这些都意味着“除去成本的电力”在德国将风从€54每兆瓦时(MWh)今天33€/兆瓦时在2030年,德州和类似的削减。
另一个最近的学术评审氢的作用在低碳经济——Scamman是作者之一——得出结论,电解成本下降和改变国家监管框架可以渲染power-to-gas 10到15年内盈利。
相比之下,CCC报告认为风力发电需要降至不到£10 /兆瓦时可再生氢与fossil-fuel-plus-CCS替代竞争。它说可再生氢可能是竞争的国家,太阳能是非常便宜的。
比想象的更便宜
这种观点的氢成本,以及其他因素,导致气候变化委员会推荐一个谨慎和“选择性”的方法来使用燃料。然而今天的发现可再生氢可能比此前认为的要便宜得多。Scamman告诉碳简要:必威手机官网
“这项研究是越来越多的文献认为,可再生能源的成本下降加上power-to-gas技术的潜在成本的显著降低可能导致更便宜的电解制氢比很多人都曾想象…
“在他们的报告,CCC表示担心,会有足够的低成本,低排放氢为英国做出的贡献脱碳的努力。本研究构建了参数,大幅削减成本的电解氢是可能的,最终可能会扮演更重要的角色在一个低碳比许多目前认为英国的能源体系。”必威体育在线注册
但成本并不是唯一的原因,有些是谨慎氢,Scamman笔记。还有一个限制的可再生能力,可以建在可用的时间满足英国的气候目标。他还指出,在电解转换过程的能量损失,以及质疑必威体育在线注册国际市场的速度在低碳的氢可能发展。
“这篇论文有助于解决第一个问题,而不是别人。效率损失意味着可再生电力应该被用作电在可能的情况下,”Scamman说。“不过比电便宜的存储大量氢-尤其是对季节性存储和氢碳排放的可能需要一些行业包括重型运输和工业,电力不太合适。历史已经证明,再生部署可能发生的速度比一些期望。同样,国际市场的发展。”
CCC氢报告指出,大规模生产氢的电解在英国将意味着“极具挑战性”建造比率到2050年低碳能力。
政策的结果
新的发现表明,决策者不应忽视氢”在考虑如何把可再生能源系统,Glenk说。必威体育在线注册
“它已经竞争今天如果你做正确的计算,它会变得更加所以即便在2030年之前,”他说。
然而,在一些国家,系统支持可再生能源的吸收需要适应确保可再生氢也认为,Glenk说。决策者也可以考虑引进具体补贴加速过渡到氢,他补充道。
氢是“剩下的最重要的问题在能源过渡”,必威体育在线注册必威体育在线注册评论员Chris Goodall告诉碳简短回应必威手机官网。他补充说:
“成本竞争氢来自可再生资源充分可能通过power-to-gas和脱碳power-to-liquids。”