氫氣革命面臨的最大障礙是成本問題

　　幾乎所有人都認(rèn)為，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2050年氫氣在能源消費中的占比預(yù)測卻相差懸殊。國際可再生能源署認(rèn)為是12%，氫能理事會認(rèn)為是18%，歐盟宣布的目標(biāo)是24%。

　　但無論結(jié)果如何，分析人士一致認(rèn)為，要想推進氫能技術(shù)，必須降低成本?？稍偕茉闯杀具^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。

　　實際上，這兩者是相互聯(lián)系的，運營費用和基本建設(shè)成本都被考慮到電解槽運行的總成本中。隨著可再生能源進入電網(wǎng)的加速部署，可再生能源電價將繼續(xù)下跌。而且由于電解設(shè)備的制造速度更快、成本更低，基本建設(shè)成本也將下降。

　　光伏發(fā)電價格過去10年已下跌90%，但還需進一步下降，各國政府已決定出手相助。3月，美國能源部宣布，公用事業(yè)規(guī)模的光伏發(fā)電成本將從目前的每千瓦時4.6美分降至2025年的3美分，2030年的2美分。美國能源部還公布了一系列研發(fā)項目，并將提供創(chuàng)業(yè)資金用于改進光伏發(fā)電技術(shù)，降低發(fā)電成本。

　　現(xiàn)在的問題是，電解水制氫能否遵循光伏發(fā)電過去10年一直遵循的成本下降曲線。因為電解水制氫將不得不與藍(lán)氫競爭，而后者的成本更低。

　　擴大生產(chǎn)規(guī)模

　　人們普遍認(rèn)為，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)。對于綠氫來說，電解槽至關(guān)重要，全球電解槽制造商正計劃擴大生產(chǎn)規(guī)模，以降低成本。

　　德國工業(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)商和用戶兩個角度看待氫氣問題。該公司的標(biāo)準(zhǔn)電解裝置是一個20兆瓦的模塊，每小時可生產(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”。

　　美國發(fā)動機制造商康明斯公司兩年前收購了加拿大氫化公司，擴大氫氣生產(chǎn)能力。康明斯公司電解槽全球業(yè)務(wù)開發(fā)負(fù)責(zé)人丹尼斯·托馬斯表示，“就項目規(guī)模而言，幾年前我們的目標(biāo)是10兆瓦，現(xiàn)在我們在加拿大已有一個20兆瓦的電解槽在運行。下一個目標(biāo)是100~500兆瓦的項目”。

　　托馬斯稱，“主要問題在于時間，因為我們正在提高產(chǎn)能，但產(chǎn)能全部到位沒有意義，因為很多氫氣項目都處于開發(fā)階段?？蛻粼谝粋€模塊中不太可能需要1吉瓦的電解能力，他們將分階段開發(fā)多數(shù)項目，第一階段可能需要100~200兆瓦的電解能力。公司的目標(biāo)是2025年達到吉瓦水平的產(chǎn)能”。

　　其他旨在提升至吉瓦規(guī)模產(chǎn)能的大公司還包括英國儲能和清潔燃料公司ITMPower，其正在規(guī)劃一個新的大型電解槽工廠的早期階段。另一個是挪威氫能技術(shù)公司NelASA，今年將電解槽產(chǎn)能擴大至500兆瓦，并計劃進一步擴大。NelASA最近宣布了2025年前以每千克1.5美元的價格生產(chǎn)綠氫的目標(biāo)，這將使綠氫成本與灰氫成本相當(dāng)。

　　降低生產(chǎn)成本

　　如今，綠氫的存在感微乎其微，成本至少是灰氫的兩倍，基本上沒有市場，所以還處于早期發(fā)展階段。

　　美國每年約生產(chǎn)1000萬噸氫氣，全球約生產(chǎn)1.2億噸氫氣(中國是最大的氫氣生產(chǎn)國)。幾乎所有氫氣都是在高碳排放的過程中產(chǎn)生的。

　　據(jù)估計，如果美國綠氫產(chǎn)量達到1000萬噸，需要海上風(fēng)電裝機容量達到115吉瓦。而考慮到美國當(dāng)前正努力2030年實現(xiàn)30吉瓦的海上風(fēng)電裝機容量目標(biāo)，難度就可想而知了。

　　國際可再生能源署在2050年能源轉(zhuǎn)型路線圖中估計，如果全球綠氫產(chǎn)量達到4億噸，將需要2050年前電解槽產(chǎn)能達到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，要想實現(xiàn)政府和國際機構(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。

　　咨詢公司Dii沙漠能源公司首席執(zhí)行官科利尼厄斯·馬休斯表示，“隨著新技術(shù)的到來，電解槽方面將有很多創(chuàng)新，正從人工組裝轉(zhuǎn)向大規(guī)模自動化生產(chǎn)”。

　　馬休斯列出了全球19個氫氣項目，這將需要140吉瓦的電解槽產(chǎn)能。他認(rèn)為，這些項目將刺激更高的電解槽生產(chǎn)水平，從而降低生產(chǎn)成本。但如果沒有援助，這是不可能發(fā)生的。“從監(jiān)管角度看，我們應(yīng)該采取一切可能的措施來加速發(fā)展，制定標(biāo)準(zhǔn)，并為市場創(chuàng)造先決條件”。