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欧洲燃料电池和氢能联合组织发布《欧洲氢能路线图:能源转型的可

发布时间:2022-06-20 03:51:15 来源:ROR体育官网app下载 作者:ror体育





  2019年2月,欧洲燃料电池和氢能联合组织 (FCH-JU)发布《欧洲氢能路线图:欧洲能源转型的可持续发展路径》(Hydrogen Roadmap Europe: A Sustainable Pathway for the European Energy Transition)报告。该报告根据欧洲17个主要氢能公司的意见制订,为2050年大规模部署氢能和燃料电池奠定了基础,并评估了相关的社会经济影响。本文就其主要内容进行摘编。

  欧洲正处于向脱碳能源系统转变的过程中。欧盟的28个成员国签署并批准了《巴黎协定》,以保持全球变暖“远低于比工业化前水平高2摄氏度的水平,并且努力实现全球气温不超过1.5摄氏度的目标”。

  这种转变将从根本上改变欧盟生产、分配、储存和消费能源的方式。它几乎要求无碳发电,提高能源效率,以及运输、建筑和工业方面的深度脱碳。利益相关者必须采取一切可行的措施,在2050年之前,将与能源有关的二氧化碳排放量限制在每年7.7兆吨(Mt)以下。

  该报告提出,欧盟实现能源转型需要大规模的氢能。如果没有氢能,欧盟将无法实现其脱碳目标。虽然氢能不是唯一的脱碳杠杆,但它是必不可少的,而且在一系列其他技术中脱颖而出。它使可再生能源的大规模整合成为可能,作为可再生气体使能源运营商能够转换和储存能源,也可用于跨部门和地区的能源分配,以及作为可再生能源的缓冲区为电力、运输、建筑和工业领域提供脱碳路径。需要氢能的信念基于三个基本论点:

  首先,氢是在运输、工业和建筑等部门实现规模化脱碳的唯一选择,既连接欧洲工业也为欧盟家庭提供超过40%的供暖和15%的欧盟电力生产的燃气网的脱碳需要氢能。在运输方面,氢能是卡车、公共汽车、船舶、火车、大型汽车和商用车最有优势的脱碳选择,较低的能量密度、较高的初始成本,以及电池缓慢的充电性能是其主要缺点。工业可以燃烧氢气产生高能热,并将燃料作为原料,直接与二氧化碳一起作为合成燃料。

  其次,氢能可实现跨部门、时间和地点灵活转移能源,在可再生能源转型中发挥系统性作用。

  该报告描述了一个雄心勃勃的计划:在欧盟部署氢能以实现2摄氏度的目标。这个设想基于全球氢能理事会的分析和来自欧洲氢能的意见(代表欧洲的氢和燃料电池行业),更具体地说,来自17个活跃于氢能和燃料电池技术领域的公司的数据。在整个行业中,到2050年欧洲能够产生大约2250太瓦时(TWh)的氢气,相当于欧盟总能源需求的1/4(图1)。这个总量大约可以给4200万大型汽车、170万辆卡车、25万辆公共汽车和超过5500辆火车补充燃料。它将为超过相当于5200万户(约465TWh)供热量,并提供高达10%的建筑物电力需求。在工业中,大约160TWh氢会产生高能热,而另外140TWh氢将以直接还原铁(DRI)的形式取代炼钢过程中使用的煤炭。到 2050年,120TWh的氢与生物质中的碳和捕获的碳结合,也将为40万吨化学品生产合成原料。

  实现这一愿景将使欧盟有望在2050年减少大约560万吨二氧化碳排放物,相当于实现2摄氏度这一目标所需的减排量的一半。欧盟需要将二氧化碳排放量从现在的3500吨削减到 2050年的770万吨,部署现有技术将和欧洲国家现有的气候相关承诺缩小60%的差距。在终端部门使用氢能有助于减少剩余的1100万吨的一半,以实现2摄氏度的目标。此外,它可以实现电力部门的深度脱碳,间接减少碳排放。

  除了减少碳排放,部署氢能和燃料电池技术将消除当地的排放。在运输方面,到2050年,氮氧化合物的排放可减少50吨。河流、湖泊和港口污染较少,钢铁和其他工业可以避免灰尘和焦油的废气排放,柴油火车和卡车的噪声将大幅下降。

  预计到2030年,氢能的部署将给欧盟企业的燃料和燃料行业相关领域创造1300亿欧元的工业产值,到2050年将达到 8200亿欧元。这将创造一个本地市场,欧盟工业在新的氢经济中用作全球竞争的跳板(图2)。2030年的出口潜力将达到 700亿欧元,净出口额达到500亿欧元。而且,到2030年,欧盟氢能工业可以为约100万高技术工人提供就业机会,到2050 年将达到540万人。

  实现这一目标需要整个价值链有显著进步。氢能和燃料电池技术已为大多数领域做好了准备,欧盟工业必须扩大规模,降低成本,以在全球能源转型经济中占据领先地位。到2030年,部署重点关注优先领域,如将混合氢进入天然气网并用于商业运输车队、大型客车、重型运输(卡车、火车、轮船)和现有的氢能产业的脱碳。

  三、行动:监管机构、行业和投资者必须共同启动欧盟的氢能路线年扩大行业规模的过程中,欧盟每年的投资约为80亿欧元。这相当于在德国支付的可再生能源上网电价(FiTs)的1/3,不到国际能源署(IEA)预估欧洲能源转型投资的1/10,也不到欧洲能源和汽车资产年度总投资的5%。

  欧盟优势尤为突出,非常适合引领氢能和燃料电池技术: ①拥有世界级的氢气和燃料电池价值链参与者,可以推动氢解决方案的开发和部署;②具有强大的氢研究机构和完善的计划,以支持欧盟、国家和地区层面的研究、开发和部署;③致力于实现环境目标,如增加可再生能源、减少碳排放和减少本土排放,其公民的环境意识和觉悟很高;④拥有广泛的天然气网络,可以用来对家庭和工业的脱碳。

  这类路径不仅为终端应用设定目标(如车辆的排放目标或者是建筑脱碳目标),而且还要考虑能源生产和配电所需的基础设施,还应该为行业的产品开发和基础设施投资提供可靠的、长期的指导。

  对氢和脱碳问题进行长期观察,建立纵向和横向合作来克服困难。同样,行业应与监管机构密切合作,在欧盟内部建立强大的本土市场和价值链。还应与亚洲快速增长的氢能和燃料电池市场伙伴(如中国、日本、韩国)开展产业合作,以避免市场风险。

  作为强制机制,它们可以使用天然气网络中可再生能源占比的约束目标或其他工具,如差价合约(CfDs)、上网电价(FiTs)或投资支持超低碳氢能(如沼气)。这样的政策很少会面临重大障碍:按照适度的浓度混合氢气与基础设施和设备是兼容的,不会使天然气价格大幅上涨,反而会降低碳排放,避免二氧化碳泄漏的风险。然而,有必要对有关氢气与天然气网混合的法规进行协调,而目前各成员国的法规各不相同。

  通过免除电解制氢的电网费,确保在市场上有竞争力地获得再生能源。与在常规电力市场使用配合类似,使用柔性制氢等绿色替代品取代二氧化碳排放平衡的机制平衡电力市场。监管机构和工业界应该推动欧洲分布式电力燃气市场,以大幅降低生产成本,同时建立部门耦合机制,通过稳定价格和应对季节性失衡,为电力系统带来好处。这也将缩减可再生能源在电力系统的比例。从中长期来看,利益相关者应制定季节性和长期能源储能框架。

  5. 在运输方面,监管机构应该通过制定路线图、制定零排放政策和相应的保障机制,以解决氢燃补给基础设施的投资问题

  在整个欧盟范围内实现基本覆盖的路线图能够为汽车生产商和供应商提供支持,以扩大燃料电池汽车(FCEV)生产规模,从而显著降低成本并扩大消费者选择。

  6. 在工业领域中,利益相关者应推动从灰色氢向低碳氢的转变,并进一步用新的氢替代化石燃料

  监管机构应确保无碳氢产量计入可再生能源目标,并在所有主要氢用途设定低碳目标。这样的转变将促成氢生产技术在规模和成本方面的显著变化,使氢解决方案不仅对工业有吸引力,而且对其他行业更具吸引力。

  为了大规模生产超低碳氢,企业应扩大其电解操作到商业水平,并证明其在未来十年内可以大规模生产极低碳浓度的氢。上述无碳氢目标会激励电解行业产生所需投资。从电解中集中制氢和为电网提供了稳定性的分散式解决方案都应得到充分激励。

  行业和监管利益相关者应继续开发额外的氢和燃料电池应用,并扩展其成功经验。在航运方面,监管机构应该制定港口、河流和湖泊的脱碳目标,并支持氢的燃料加注能力的推广。加强部署微热电联供(mCHPs)和热电联产在住宅和商业物业中的应用,提高建筑物的能源效率,并充分利用氢气和天然气。



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