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氫能源發展的主要問題

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氫能源發展的主要問題,中國氫能產業的起步相對較晚,但發展速度較快,現階段中國氫氣來源以煤制氫為主、工業副產氫及燃料重整為輔,下面看看氫能源發展的主要問題。

氫能源發展的主要問題1

中國已經是世界上最大的制氫國,年制氫量約3300萬噸,其中,達到工業氫氣質量標準的約1200萬噸。但其中佔大頭的仍是“灰氫”。由於自然界中幾乎沒有單質氫氣,依據制氫過程中是否存在碳排放,氫氣分為灰氫、藍氫以及綠氫三類,大體對應煤制氫、天然氣制氫以及可再生能源制氫。

根據中國氫能源及燃料電池產業白皮書(2020)中的數據,目前中國氫氣產能中化石原料(煤制氫、天然氣重整等)制氫佔70%,工業副產氫佔比近30%,而電解水制氫佔比不到1%。

現階段中國氫氣來源以煤制氫為主、工業副產氫及燃料重整為輔,決定了目前中國氫能產業仍處於發展初期。根據《規劃》中提出的發展目標,到2025年初步建立以工業副產氫和可再生能源制氫就近利用為主的氫能供應體系。

據有關資料顯示,截至2021年上半年,中國累計建成141座加氫站。從加氫站建設參與主體來看,中國加氫站建設前期以行業標杆企業為主。

氫能源發展的主要問題
  

隨着近年氫能行業發展逐漸加快,加氫站建設參與主體呈現多樣化發展態勢,氫能產業各環節的企業都有參與加氫站建設的案例,包括上游的能源、化工和氣體公司以及專業的加氫站建設運營商和設備供應商,中游的燃料電池電堆和系統企業,下游的`整車企業和車輛運營企業。

“中國氫能產業仍然處於發展初期,面臨產業創新能力不強、技術裝備水平不高、支撐產業發展的基礎性制度滯後等諸多挑戰,需加強頂層設計,引導產業健康有序發展。”國家發展改革委高技術司副司長王翔表示。

中國作為世界第一大產氫國,氫能產業正在迅速發展。2019年兩會期間氫能及燃料電池首次被寫入政府工作報告中,2021年氫能被正式寫入“十四五”規劃中,中央政府及地方各級政府推廣氫能的政策密集出台,補貼力度進一步加大。截至2021年底,全國範圍內省及直轄市級的氫能產業規劃超過10個,地級市及區縣級的氫能專項規劃超過30個。

美國、日本等發達國家也一直在發佈政策促進氫能源發展。近兩年全球各國紛紛把氫能源列入國家頂層設計,制定中長期發展計劃,鼓勵企業發展,降低氫能源產業鏈各環節成本。

氫能源發展的主要問題2

目前瞭解的,可根據氫生產技術分成五種氫能類別:

首先是綠色氫氣,氫能中的綠色氫是通過利用綠色電力來電解水,如風能和太陽能獲得。但這一過程是最昂貴的,這意味着目前它只佔全球氫氣產量的1%,這是目前唯一零碳排放的生產工藝。

藍色氫氣是較好的替代品,以天然氣生產氫能,但是因為得同時捕集生產過程中所排放的二氧化碳副產品,進而實現碳中和,因此氫能產量也相對較少。

灰色氫氣同樣採用天然氣生產,但是為了降低生產成本不進行碳排放捕集。它與碳結合,然後通過蒸汽重整分離。但這會產生大量的二氧化碳排放,1千克氫氣產生的二氧化碳高達9.3千克,高於燃燒汽油產生的碳量。

最便宜的棕色氫氣則是以動力煤來生產,反而會帶來更多碳排放。

而藍綠氫氣採用的是甲烷熱解工藝,但存在甲烷泄露的風險

我們應該把氫氣當作是燃料,而不是可再生能源,因為只有氫氣可以通過可再生能源產生,如果使用綠色氫氣就完全是零排放的。因為氫氣的生產,也是由可再生能源完成的,所以氫氣是一種終極燃料,因為燃燒後得到的`就是水,認為這是氫氣最大的優勢。氫氣的另一個優勢是,氫可以作為緩衝器或儲能裝置,如果氫氣儲存量夠的話可以使用幾個月或一個季度,這就是氫氣所在的優勢。

在亞洲、日本、韓國、中國和印度都相繼投入這場新能發展的競賽。中國已經投大量資本在佈局,預計各地將在未來幾年啟用多座大型氫氣加氣站,以滿足氫能源汽車的使用,氫能市場的前景看似一片大好。

氫能源發展的主要問題 第2張
  

2020年全球氫能市場達到近1500億美元,摩根士丹利預測,到了2050年,全球氫氣市場會達到六千億美元,主要用在電力、工業、交通運輸、化工原料和建築等領域,只是目前的氫能技術還遠遠不足以向全球各地普及。有聲音質疑,發展氫能是否真的可以?

氫氣的第一個潛在應用模式是用來取代發電站的天然氣,但是由於氫氣的供應鏈並不完善,存儲規格和終端使用都沒有完全有合適的應用。到現在,發現還是沒有多少燃氣輪機可以直接把氫氣當作燃料使用,可能還需要很久才能看到完全使用氫氣運行的發電站。

其實人們很早就開始思考如何將氫能應用在生活中,早在1960年代美國航空航天局NASA就利用氫能源電池為太空飛行器發電,氫氣除了被用於重工業也逐漸在交通運輸領域投入使用。

2018年9月,德國首列氫能火車通車載客。這是自2016年世界首列氫能火車在柏林面世以來,氫能火車首次投入載客服務。此後幾年,氫能火車相繼在英國、荷蘭、丹麥、意大利、加拿大等國家出現,今年的北京冬奧會大約800輛氫燃料電池汽車投入服務,負責接送人員。

根據查詢的2021年全球新能源數據,全球的氫燃料電池車從2017年的7000輛增加到2021年中的43000輛,但與最初預測的1100萬輛相比,還有很長一段距離。除了巴士和貨車,載人汽車佔了全球氫燃料電池車輛總數的八成。

韓國的現代汽車在發展氫能車技術方面目前算是引領全球,日本和中國也為氫能車定下了2030年宏圖大計。只是氫能車的發展始終不及電動車,原因是氫氣加氣站尚未普及,人們對氫能燃料的功率和安全性都還有所顧慮。還有就是現在氫能燃料非常貴,別看各種地方都在使用氫能汽車,但實際上生產加使用的成本只有國家項目用得起。

氫能在使用方面對貨車很好,貨車一般需要行駛很長的距離,需要使用大量的能源,使用氫氣可以減少貨車碳排放。

但目前氫氣成本大概是30多到60多人民幣一公斤,實際上降低到15元到20元才最合適,現在最划算的是灰色氫氣,灰色氫大概是一公斤7元到13元。需要降低價格的話,二氧化碳分離和封存會造成巨大成本,部分的二氧化碳捕集和封存技術還並不先進。可是再過一段時間,在實現零排放的目標下,轉型綠色氫氣將是全球不得不做的一件事。

氫能的發展是全球綠色能源競賽的重要一環,但是全球的氫能需求增長幅度十分緩慢,2000年的需求量是六千萬公噸,2020年的需求量才達九千萬公噸。而且因為大部分用作工業和煉油的氫氣仍然在靠化石燃料生產,發現碳排放超過9億噸,這意味現在生產氫能是在嚴重的破壞全球環境。

世界各國已經在開始跟進碳排放數量向大行業徵税,但能源專家認為花時間在如何增加碳税,還不如花時間聚焦研究氫能技術。只有在短時間內將綠色氫氣的生產成本降低,讓氫能從灰色轉型到綠色,地球和人類才有希望在未來實現氫能社會或氫能經濟。