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2019年2月25日16:00

研究人员说,可再生氢气“已经成本竞争”

jocelyn·努珀利

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02.25.19.
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下午1:00 25.02.2019 |
AC米兰赞助商必威 研究人员说,可再生氢气“已经成本竞争”

一篇新论文说,使用可再生电力生产的氢气在利基应用中的“已经具有成本竞争力”,这表明它可能会在大约十年内匹配工业规模的替代品。

研究,于今日刊登于自然能源必威体育在线注册这与其他可再生氢研究工作形成了鲜明对比,后者发现,与替代能源相比,可再生氢的成本过于高昂。

该研究表明,政策制定者“不应该忽视氢气”在讨论如何转向可再生能源系统中,牵头作者讲碳简介。必威手机官网必威体育在线注册

低碳氢

氢被视为天然气潜在的重要低碳替代品(主要是甲烷)在能量系统中,沿着可再生电必威体育在线注册力的推出。

它可以用于减少需要气体来产生高温的工业过程的排放,比如钢铁生产。或者,通过对锅炉、管道和滚刀进行一些改造,它可以在已经连接到燃气网的家庭中取代天然气。

对于高纬度国家,比如英国,在寒冷的冬季,天然气的使用达到高峰,季节性的能源储存也会增加必威体育在线注册需要补充一个高可再生能源系统。必威体育在线注册低碳氢也为这个问题提供了一种解决方案。

制造低碳氢主要有两种方法。第一个是建立在现有的天然气生产方法的基础上。改革了转化成氢气和二氧化碳。添加碳捕获和储存(CCS)意味着这款CO2不会被释放到大气中,虽然这一点不太可能避免100%的排放。

第二条路线是通过电解水使用低碳电力。但是,这是目前的认为是比化石燃料与CCS路线更昂贵的替代品。(其他可能的生产氢气,例如“水热化学分解”,人工光合作用,是早期的发展阶段)。

许多能源专必威体育在线注册家仍然持怀疑态度大规模可再生氢气将以低成本可行。

英国政府的气候顾问称,由于低效率,在英国使用可再生氢的潜力“有限”气候变化委员会(CCC)最近得出的结论。报告称,只有“选择性”推出用CCS技术生产的氢气,才能在减少排放方面发挥潜在的重要作用。

下降成本

今天的报纸挑战了这种观点。报告发现,德国和德克萨斯州利用风能生产的氢气,对于中小规模的天然气用户来说已经具有成本竞争力,他们通常为这种材料支付更高的价格。

报告还指出,在未来10年左右的时间里,可再生氢将与目前大规模的化石燃料工业供应相比更具竞争力。这是由于成本下降它说,风能和用于必威体育在线注册将其转换为氢的电解器技术。

整体成本降低显示在下图中。可再生氢目前在经济上可行 - 意味着,在某些情况下,如果在没有氢气的情况下投资可再生能源厂,则可以提供更高的投资者返回投资者 - 如果它在德国每公斤(千克)至少3.23美元和3.53美元/千克在德克萨斯州,根据该文件。

与来自化石燃料的氢气供应没有使用CCS的基准价格,计算了德国(左)和德克萨斯州(右)的可再生氢气的“甚至价格”。对德国来说,这是假设免除对可再生电力输电网提供补贴的要求。2020年为德克萨斯州的峰值是由于逐步摆脱了生产税收抵免(PTC),每千瓦时的固定信用电力。资料来源:格伦克&reichelstein(2019年)。

计算”休息“德国(左)和德克萨斯州(右)的可再生氢供应与不使用CCS的化石燃料的氢供应的基准价格相比。对德国来说,这是假设免除对可再生电力输电网提供补贴的要求。2020年德克萨斯州的峰值是由于逐步取消生产税收抵免(PTC),固定的每千瓦时的信贷。资料来源:格伦克&reichelstein(2019年)。

在英国生产可再生氢应该比在德国更有利冈瑟Glenk美国加州大学洛杉矶分校的博士研究生慕尼黑技术大学(TUM)和论文的主要作者。这是因为英国的风力比德国大。他告诉碳简报:必威手机官网

“基本上,风力强度越高,利用风力发电的成本就越低。这是整个等式中一个重要的因素。”

值得注意的是,这些结果表明可再生氢气与化石燃料氢生产具有竞争力,即使后者不包括CCS,也是如此。格伦克说:

“CCS是由化石燃料产生的氢的另一种主要成本障碍。所以我只是看不到这种情况。“

然而,本文的假设可能无法直接转移到英国情况下丹尼尔博士Scamman他是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没有参与这项研究。他告诉碳简报:必威手机官网

“他们的成本低于一些其他研究,因为它们假设风力涡轮机有资格获得生产补贴,即电型器可以缩小以提高利用率,并且植物在一定程度上有所利益。这些假设可能不适用于所有情况,其结果可能无法直接转移到英国。“

在经济上可行吗?

这篇论文得出从可再生能源生产氢的有利结论有几个原因。

首先,该报告发现,电解器(用于将电和水转化为氢的技术)最近的改进,平均成本大幅下降。该论文对各种来源的电解技术进行了成本审查,包括制造商、工厂经营者、科学期刊文章和其他报告。

格伦克说,从氢气转换为电力的效率也得到了改善。

其次,该研究基于可再生源和随附的“最佳容量尺寸”的植物的结果煤气电解设施,格伦克说。

例如,如果平均风力涡轮机仅产生达到其峰值功率输出的大约30%,那么与其建立的任何电力到气体设施都应该在大多数电力中使用:任何更大的浪费都会浪费金钱。

在决定大大程度时,还需要考虑电价波动的程度,从而有多昂贵 - Glenk增加了电力到气体设施。

他补充说,现在设施可以近乎实时地运行,让他们可以通过给他们更多的控制权来优化系统,是把电卖给电网还是用它来生产氢气。他告诉碳简报:必威手机官网

“我实际上从未见过在任何其他研究中实时操作和容量大小的优化。”

第三,论文假设风能会越来越便宜。必威体育在线注册它假设购买新风力涡轮机的价格每年下降4%,从现在到2030年大约减半。它还假设能力因素-实际发电量与可能的最大发电量相比-每年增加0.7%。

这一切都意味着“电力成本持平到2030年,德国的风能成本将从现在的54欧元/兆瓦时(MWh)降至33欧元/兆瓦时,德克萨斯州也会有类似的削减。

其他最近的学术评论斯卡曼是这项研究的作者之一。他得出结论说,电解成本的下降和国家监管框架的改变可以使电转气在10到15年内实现盈利。

相比之下,气候变化委员会报告认为风力发电需要降到10英镑/兆瓦时以下,可再生氢才能与化石燃料加ccs替代能源竞争。该公司表示,在太阳能非常便宜的国家,可再生氢可能具有竞争力。

比想象的更便宜

这种对氢成本的看法,加上其他因素,导致了气候变化委员会推荐使用燃料的谨慎和“选择性”方法。然而,今天的研究结果表明可再生氢气比以前想到的更便宜。骗局告诉碳简介:必威手机官网

“这项研究是一个越来越多的文学体系的一部分,争论可再生能源的下降与能源到天然气技术的显着降低潜力相结合的可能导致电解氢气生产的更便宜的电解氢气生产......

“在他们的报告中,CCC表示担心有足够的低成本,低排放氢气对英国脱碳努力的贡献。本研究有助于建立可能性氢气成本的实质性降低,并且氢气最终可能在低碳英国能源系统中发挥更大的作用,而不是目前思考。“必威体育在线注册

但成本不是禁止氢,骗局笔记的唯一原因。可以在可用于满足英国气候目标的时间内建立的可再生能力的限制。他还指向电解转换过程中的能量损失,以及对低碳必威体育在线注册氢气中的国际市场可能发展的疑虑。

“本文有助于解决第一个问题,但不是其他问题。裁判员说,效率损失意味着可再生电力应在可能的情况下用作电力。““然而,储存批量氢气比电力更便宜 - 特别是对于季节性储存 - 并且氢气可能需要脱碳,其中一些部门包括重型运输和电力不太合适的行业。历史表明,可再生部署可能比预期更快。同样为国际市场的发展。“

正如气候变化委员会的氢气报告所指出的那样,到2050年,英国通过电解大规模生产氢气将意味着“极具挑战性”的低碳产能建设速度。

政策的结果

新的发现表明,决策者在考虑如何转向可再生能源体系时“不应该忽视氢”,Glenk说。必威体育在线注册

“如果你做正确的计算,它已经有竞争力,即使在2030年之前也会变得更加努力,”他说。

然而,在一些国家,Glenk说,在一些国家,需要适应支持可再生能源的吸收,以确保可再生氢也被赋予。他补充说,政策制定者也可以考虑带来特定补贴以加速转型到氢。

氢是“能源过渡中最重要的剩余问题”,必威体育在线注册必威体育在线注册评论员克里斯·古道尔(Chris Goodal必威手机官网l)向碳简报(Carbon Brief)回应了这篇论文。他补充说:

“从可再生能源中获得具有成本竞争力的氢,通过电转气和power-to-liquids。“

来自这个故事的Sharelines
  • 研究人员说,可再生氢气“已经成本竞争”
  • 研究人员表示,在如何转向可再生能源体系的讨论中,决策者“不应忽视氢”必威体育在线注册

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