德国市场绿色氢能源核心技术电解水的发展方向——由德国联邦教育及研究部(BMBF)启动的“H2Giga”项目,旨在使千兆瓦级规模上绿色氢能源的生产具有竞争力,从而使传统能源像绿色能源转型一样变得不仅可行而且价格实惠。
氢能源作为清洁能源,是能源转型的希望之光:无论是用于绿色钢铁、绿色水泥、绿色化学品还是用于船舶和卡车的绿色驱动技术——氢能源无所不能。氢能源的出现让科学和工业界为之振奋。来自德国德西玛DECHEMA化工与生物技术协会的AlexisBazzanella博士说:“电解水的方法已经存在了120年,电解水获取氢的技术历史悠久且技术高度成熟。因此,人们会认为用氢能源取代化石能源已经万事俱备了,但实际上仍欠东风。这里有一个问题——目前电解槽距离大规模生产还有很长的路要走,每个电解槽几乎都是一次性的。这就导致了电解槽部件垂直整合率低且成本高。”
广阔的市场前景
如果要降低绿色氢能源成本,电解水制氢无法大规模生产的现状必须迅速改变,这就是为什么德国氢能源战略中一个重点项目要启动的原因。在接下来的4年里,H2Giga联合其他公司旨在制造出能用于装配线上的电解设备。所有在电解开发领域中具有地位和影响力的大公司都参与其中:西门子能源公司、林德公司、曼能源解决方案公司、蒂森克虏伯公司和Sunfire公司将承担扩大电解槽生产规模的任务;舍弗勒、Enapter和新成立的WEW正在开发第二代电解槽;包括亚琛工业大学、弗劳恩霍夫研究所、亥姆霍兹协会和马普学会等高校以及研究所等也参与其中。他们的主题是材料研究、耐久性和电池测试、回收、制造技术和数字化。德国联邦研究部总共为这些活动投资了5亿欧元。
德国联邦政府的目标是:截至2030年,仅在德国就应创造500万kW的电解能力。其中,质子交换膜电解、碱性水电解和高温电解是重点研究方向,研究人员还希望使阴离子导电膜(AEM)电解技术成熟。来自DECHEMA的伊莎贝尔·昆德勒博士在数字项目启动仪式上强调说一切都是“为生产而设计”,这意味着将采用新的自动化生产技术,例如通过使用机器人。
群雄逐鹿,谁占鳌头
氢能源领域的相关公司正相互角逐。在全球范围内已出现了一场争夺新兴市场的竞赛。“30多个国家已经拥有了氢能源技术。我们必须跟上发展的步伐,要雄心壮志地大力前进。”德国BMBF的“绿色氢能源”创新专员兼联邦议院议员StefanKaufmann博士说。澳大利亚、日本、中国和韩国正处于领先地位,尤其是韩国,正为建设国家氢能源投入大量资金。
ITM林德电解公司负责人AndreasRupieper在接受DWV董事长采访时说,电解水技术已经成熟,现在是为了降低成本,而这只有通过扩大规模才能实现。无独有偶,林德的合资企业已经提出了一份半自动化PEM电解槽生产工厂的蓝图,该超级工厂将设立在谢菲尔德市。
蒂森克虏伯绿色氢产品开发主管RalphKleinschmidt博士在H2Giga项目启动仪式上也释放了积极的信号。他认为,如今100万kW的电解池已经成为可能。从中期来看,他还认为有可能扩展到500万kW的氢能源供应链,但不是采用传统扩大规模的方法。最重要的是,蒂森克虏伯希望将投资成本降低3.5~5倍。
尽管这些专家的分析令人欣喜,但在发展道路上仍有一些绊脚石。参与H2Giga项目的人士一致认为,在德国生产的绿色氢能源无法与当地电价竞争。此外,没有人会确切知道所有电力来自哪里。Linde-Electrolysis的首席执行官鲁皮珀认为,最终可能会出现分布式供应链:在有大量太阳能和风能的地区,一定要确保氢能源生产成本具有价格竞争力,才能赢得消费者。
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2022年3月4日,国家能源局制发了《关于政协十三届全国委员会第四次会议第2325号提案的答复摘要》和《关于政协十三届全国委员会第四次会议第0835号提案的答复摘要》。针对氢能规划和技术创新,国家能源局将协同国家发展改革委和科技部做出相应部署。
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工业是节能降碳的重点领域,也是实现“3060”碳达峰碳中和目标的关键。党的二十大报告明确提出,积极稳妥推进碳达峰碳中和,推进降碳、减污、扩绿、增长,完善能源消耗总量和强度调控,重点控制化石能源消费,逐步转向碳排放总量和强度“双控”制度。为了回顾 2023 年工业企业在节能降碳、绿色可持续发展方面的成就,了解当下的创新技术和应用,《流程工业》编辑部在 2024 年第一期特别策划了“工业碳中和”专题,邀请了一批国内外优秀的工业企业分享观点和产业实践,为广大的流程工业企业提供绿色可持续发展的启迪和借鉴。
作者:本刊编辑部
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