綠氫走紅歐洲

 

    德國(guó)、法國(guó)、西班牙等在“歐盟氫能戰(zhàn)略”的背景下，也相繼宣布各自國(guó)家的氫能路線圖。2021年8月17日，英國(guó)商業(yè)、能源與產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略部(BEIS)發(fā)布了《英國(guó)國(guó)家氫能戰(zhàn)略》，提出到2030年，英國(guó)將成為全球氫能領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，擁有5GW的氫生產(chǎn)能力，可替代天然氣，為300萬戶英國(guó)家庭提供電力。該戰(zhàn)略預(yù)計(jì)到2050年，英國(guó)約20%—35%的能源消費(fèi)來自于氫，這一比例大大高于全球平均水平(10%)。

 

    其實(shí)在歐洲，看好氫能發(fā)展的不止是英國(guó)。早在2020年6月，德國(guó)就對(duì)外公布了《德國(guó)國(guó)家氫能戰(zhàn)略》，意欲借助氫能早日實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型目標(biāo)。特別值得一提的是，該戰(zhàn)略明確了綠氫是未來發(fā)展重點(diǎn)。德國(guó)的目標(biāo)是2030年前將電解水綠氫產(chǎn)能提高至5GW，2040年達(dá)到10GW。德國(guó)聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)事務(wù)部長(zhǎng)彼得·阿爾特邁爾(PeterAltmaier)對(duì)外宣稱：“我們必須為德國(guó)確立，在氫技術(shù)領(lǐng)域世界第一的道路。”

 

    可以看出，歐盟內(nèi)部對(duì)綠氫的發(fā)展寄予厚望。歐盟未來25年將在氫能等清潔能源上投入4700億歐元，以便在氫能產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中戰(zhàn)勝中國(guó)、美國(guó)、日本等對(duì)手。目前，歐洲各國(guó)已經(jīng)紛紛開始著手布局氫能產(chǎn)業(yè)，力圖成為相關(guān)氫能技術(shù)的全球領(lǐng)導(dǎo)者，并且將氫能源的發(fā)展納入其經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇計(jì)劃的一部分。除了歐盟外，俄羅斯、加拿大、澳大利亞、智利和阿曼等也提出了氫能戰(zhàn)略。不過，歐盟官方多次表示，中國(guó)才是真正的競(jìng)爭(zhēng)者。中國(guó)計(jì)劃在2060年實(shí)現(xiàn)碳中和，氫在其中將起到重要作用。“我們?nèi)蕴幱陬I(lǐng)先地位，但中國(guó)正在形成挑戰(zhàn)。”歐洲氫能組織主席查茨馬爾卡基斯說，“中國(guó)只落后我們2-3年。”

 

    明天的石油

 

    歐盟的氫能開發(fā)分三個(gè)階段進(jìn)行：2020-2024年為第一階段，將在歐盟境內(nèi)建造一批單個(gè)功率達(dá)100兆瓦的可再生氫電解設(shè)備，全歐的可再生氫制備總功率達(dá)到6000兆瓦，年產(chǎn)量超過100萬噸;2025-2030年為第二階段，建成多個(gè)名為氫谷的地區(qū)性制氫產(chǎn)業(yè)中心，使年產(chǎn)量達(dá)到第一階段的10倍;2030-2050年為第三階段，重點(diǎn)是氫能在能源密集產(chǎn)業(yè)的大規(guī)模應(yīng)用，典型代表是鋼鐵和物流行業(yè)。為此，歐盟將投入4700億歐元。所需資金一部分將來自歐盟國(guó)家目前正在談判的數(shù)千億歐元的新冠重建計(jì)劃，另一部分來自私人投資。

 

    同時(shí)，歐盟還成立了歐洲清潔氫聯(lián)盟，由相關(guān)企業(yè)、民間機(jī)構(gòu)、國(guó)家及地區(qū)能源官員和歐洲投資銀行共同發(fā)起，旨在為氫能源的大量生產(chǎn)提供投資，進(jìn)行技術(shù)合作等。企業(yè)成員包括蒂森克虜伯、西門子、殼牌、空客，以及丹麥和挪威的一些公司等。

 

    歐洲氫能組織的數(shù)據(jù)顯示，到2050年，全球氫工業(yè)的年?duì)I業(yè)額將達(dá)到7000億美元。經(jīng)濟(jì)學(xué)者克拉維特爾表示：“氫能經(jīng)濟(jì)相關(guān)商機(jī)不計(jì)其數(shù)，從生產(chǎn)和加工綠色氫氣的機(jī)械設(shè)備，到船舶或陸路的國(guó)內(nèi)和國(guó)際運(yùn)輸，再到終端應(yīng)用，如燃料電池等。”

 

    作為歐洲第一大經(jīng)濟(jì)體，德國(guó)政府發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)的路徑很清晰——使用綠氫，支持市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)，并建立相應(yīng)的價(jià)值鏈。德國(guó)教育及研究部對(duì)外表示：“綠氫是明天的石油。靈活的能源載體對(duì)于能源轉(zhuǎn)型必不可少，并為我們開辟了新的市場(chǎng)。我們必須抓住獨(dú)特的機(jī)會(huì)，利用我們的專業(yè)知識(shí)成為全球能源轉(zhuǎn)型的供應(yīng)商。”德國(guó)決定將投資90億歐元發(fā)展氫能，其中70億將用來壯大整個(gè)氫價(jià)值鏈，20億歐元專用于氫的國(guó)際合作。

 

    德國(guó)重工業(yè)已經(jīng)在其長(zhǎng)期脫碳計(jì)劃中大力押注綠氫。許多能源密集型德國(guó)公司，如化工集團(tuán)巴斯夫(BASF)或鋼鐵制造商蒂森克虜伯(ThyssenKruppAG)，已經(jīng)制定了大幅減排的詳細(xì)計(jì)劃。目前，歐洲不少企業(yè)已搶先一步，成為氫經(jīng)濟(jì)的供應(yīng)商。比如，電解槽運(yùn)營(yíng)商與電力和燃?xì)怆娋W(wǎng)運(yùn)營(yíng)商建立新的業(yè)務(wù)與合作模式。德國(guó)蒂森克虜伯便是其中之一。該公司計(jì)劃擴(kuò)大水電解生產(chǎn)能力，以大規(guī)模生產(chǎn)綠色氫氣。他們還與德國(guó)能源公司E.ON建立了合作伙伴關(guān)系，以建設(shè)氫基礎(chǔ)設(shè)施。英國(guó)電解槽制造商ITMPower也表示，他們計(jì)劃與丹麥電力公司Ørsted合作。

 

    綠氫成本高

 

    2020年，全球化石能源逐步式微，氫能作為能源轉(zhuǎn)型的重要探索方向，產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁，成為各國(guó)積蓄力量的焦點(diǎn)。歐盟委員會(huì)發(fā)布《歐盟氫能戰(zhàn)略》，以大力促進(jìn)氫能發(fā)展，特別是可再生能源制氫產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以及氫能的廣泛應(yīng)用。德國(guó)柏林工業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)者克拉維特爾表示，如果未來一段時(shí)間內(nèi)不能通過技術(shù)改進(jìn)，降低生產(chǎn)成本，而必須依靠長(zhǎng)期投資扶持，歐洲氫能經(jīng)濟(jì)的發(fā)展將遇到阻礙。歐盟目前支持藍(lán)氫扮演過渡角色，同時(shí)改進(jìn)技術(shù)，降低太陽能和風(fēng)能發(fā)電的價(jià)格等。

 

    不過，歐盟氫能戰(zhàn)略下巨大商機(jī)的背后也存在幾大挑戰(zhàn)。歐盟的目標(biāo)是綠色氫能。綠色氫能在電解槽中制造，利用可再生電能將水分解為氧和氫。只有通過可再生能源生產(chǎn)的氫才是綠氫。由于電解成本較高，目前95%商業(yè)用氫是用化石燃料生產(chǎn)的，制造過程會(huì)排放大量二氧化碳，因此這種氫能叫作灰氫。還有一種用天然氣生產(chǎn)的氫，也不是零排放，被稱為藍(lán)氫。綠色氫能是實(shí)現(xiàn)零排放的關(guān)鍵，但價(jià)格高昂。根據(jù)歐盟委員會(huì)的估算，目前綠氫生產(chǎn)成本約為每公斤3-5.5歐元，遠(yuǎn)高于灰氫的每公斤1.5歐元。

 

    國(guó)際能源署(IEA)在2020年6月發(fā)布的《全球氫能進(jìn)展》報(bào)告中指出，氫能技術(shù)在2019年保持了強(qiáng)勁發(fā)展勢(shì)頭，引起了各國(guó)政府和企業(yè)投資者的濃厚興趣。在氫能消費(fèi)領(lǐng)域，能源、化工、制造企業(yè)之間跨界合作蓬勃興起，氫燃料電池汽車快速搶占市場(chǎng)，氫動(dòng)力火車、船舶、卡車等氫能社會(huì)話題也引起關(guān)注。歐盟各國(guó)政府跟風(fēng)而動(dòng)，正以空前力度推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

 

    目前，以德國(guó)為代表的歐盟成員國(guó)已實(shí)現(xiàn)了制氫、運(yùn)輸、儲(chǔ)存及燃料電池應(yīng)用的氫能全產(chǎn)業(yè)鏈，且已將燃料電池技術(shù)應(yīng)用到汽車、船舶和發(fā)電站等多個(gè)領(lǐng)域。但由于可再生能源制氫仍無法被廣泛使用，歐盟氫能戰(zhàn)略實(shí)現(xiàn)及企業(yè)赴歐投資相關(guān)產(chǎn)業(yè)的瓶頸問題也成為各界關(guān)注話題。

 

    歐盟綠氫發(fā)展雖存在技術(shù)、產(chǎn)能等攔路虎，但另一方面，也將助推氫能技術(shù)創(chuàng)新，為企業(yè)赴歐投資創(chuàng)造機(jī)遇點(diǎn)。從歐盟各成員國(guó)近些年以來氫能產(chǎn)業(yè)開發(fā)情況，德國(guó)和法國(guó)表現(xiàn)最為突出。其中德國(guó)在《歐盟氫能戰(zhàn)略》發(fā)布之前，即官宣《國(guó)家氫能戰(zhàn)略》，提出支持?jǐn)U大“綠氫”市場(chǎng)。在此框架下，2021年1月，德國(guó)聯(lián)邦教研部發(fā)表公報(bào)，將斥資約7億歐元開展氫能重點(diǎn)研究項(xiàng)目，具體包括“H2Giga”、“H2Mare”和“TransHyDE”，項(xiàng)目將分別解決德國(guó)發(fā)展氫能經(jīng)濟(jì)過程中的電解槽批量生產(chǎn)、海上風(fēng)能制氫和氫氣安全運(yùn)輸?shù)燃夹g(shù)障礙。法國(guó)在國(guó)家氫能路線指導(dǎo)下，兩大能源巨頭道達(dá)爾和恩吉公司同在1月份宣布合作投建綠色制氫基地Masshylia，最為值得關(guān)注的是，該基地對(duì)氫氣的生產(chǎn)和儲(chǔ)存采用了創(chuàng)新的解決方案，這在歐洲尚屬首例。

 

    氫氣，將在未來的無碳能源系統(tǒng)中扮演不可或缺的角色，但對(duì)2050年氫氣在能源消費(fèi)中的占比預(yù)測(cè)卻相差懸殊。國(guó)際可再生能源署認(rèn)為是12%，氫能理事會(huì)認(rèn)為是18%，歐盟宣布的目標(biāo)是24%。但無論結(jié)果如何，要想推進(jìn)氫能技術(shù)，必須降低成本。可再生能源成本過去十年已大幅降低，但仍需繼續(xù)下降。而電解水制氫成本，包括基本硬件電解槽，必須遵循類似路徑下降。

 

    氫能將在全球主要工業(yè)應(yīng)用中起步，首先以藍(lán)氫的形式出現(xiàn)，然后以綠氫的形式出現(xiàn)。對(duì)于綠氫來說，電解槽至關(guān)重要，全球電解槽制造商正計(jì)劃擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，以降低成本。德國(guó)工業(yè)巨頭蒂森克虜伯是鋼鐵制造商和氫氣生產(chǎn)商，其從生產(chǎn)商和用戶兩個(gè)角度看待氫氣問題。該公司的標(biāo)準(zhǔn)電解裝置是一個(gè)20兆瓦的模塊，每小時(shí)可生產(chǎn)4000立方米氫氣。蒂森克虜伯副總裁馬爾科姆·庫克表示，“我們已降低成本，并將基本模塊的規(guī)格提高到20兆瓦”。

 

    國(guó)際可再生能源署在2050年能源轉(zhuǎn)型路線圖中估計(jì)，如果全球綠氫產(chǎn)量達(dá)到4億噸，將需要2050年前電解槽產(chǎn)能達(dá)到5太瓦。目前全球已安裝的電解槽產(chǎn)能約8吉瓦。這些數(shù)字表明，要想實(shí)現(xiàn)政府和國(guó)際機(jī)構(gòu)設(shè)定的綠氫目標(biāo)，必須大幅提高電解槽產(chǎn)能，而這將需要持續(xù)設(shè)定綠氫發(fā)展目標(biāo)和降低生產(chǎn)成本。

 

    綠氫產(chǎn)業(yè)擁有廣闊的發(fā)展空間，也面臨著緊迫的轉(zhuǎn)型壓力。未來，綠氫的成本下降不僅有賴風(fēng)電、光伏等行業(yè)的降本增效，還要依靠以電解槽為代表的全產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)進(jìn)步。隨著產(chǎn)能擴(kuò)大、輸配基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)加快，氫能產(chǎn)業(yè)鏈的規(guī)模效應(yīng)將日益顯著，這也將促進(jìn)更多研發(fā)力量參與其中，從而大幅降低成本，推動(dòng)綠氫的進(jìn)一步普及。見道網(wǎng)

 

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    綠氫

 

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