近兩年來,氫被整個能源行業(yè)寄予厚望。甚至有人把氫稱為是碳中和的終極解決方案。現(xiàn)在來看,雖然大部分人不一定認(rèn)同整個觀點,但至少氫還是被視為減少全球能源碳排放的關(guān)鍵組成部分。然而,轉(zhuǎn)向可再生氫經(jīng)濟(jì)必須首先克服一系列不可忽視的挑戰(zhàn)。
所謂的綠氫是利用可再生能源電解水生產(chǎn)的,目前僅占全球產(chǎn)量的1%左右。它的價格也是灰氫——即由化石能源為原料生產(chǎn)出的氫氣——的3倍左右。
擴(kuò)大綠氫規(guī)模的主要難題之一是獲取大量的可再生能源和水。而這樣看來,海上風(fēng)電制氫會是一個很好的解決方案。
可再生氫生產(chǎn)商Lhyfe的海上項目經(jīng)理Stéphane Le Berre說:“建設(shè)海上風(fēng)電的高成本有很大部分來自于建設(shè)從海洋到陸地的電纜。”在很多最新的大型項目中,僅這一部分成本就達(dá)數(shù)十億歐元。
Stéphane Le Berre表示:“海上風(fēng)電開發(fā)商降低成本的一個解決方案就是在海上直接制備氫氣。把產(chǎn)出從電力轉(zhuǎn)化為氫能。” 然后,氫氣可以通過現(xiàn)有的石油和天然氣管道運輸?shù)酱箨懮稀?/p>
綠色獨角獸
Lhyfe由Matthieu Guesné于2017年創(chuàng)立,當(dāng)時只有6員工,如今總部位于南特的Lhyfe擁有員工200名,業(yè)務(wù)遍及16個國家。它已吸引了約8000萬歐元的資金,并表示其使命是成為“綠色獨角獸”。
Lhyfe位于Bouin的陸上工廠自2021年下半年開始運營,目前每天生產(chǎn)300公斤綠氫。一公斤氫氣的能量相當(dāng)于一加侖(3.78升)汽油,而相同當(dāng)量汽油燃燒時產(chǎn)生的二氧化碳略多于9公斤。氫則是0排放。
Lhyfe本來沒準(zhǔn)備成為綠氫生產(chǎn)商。Lhyfe成立之初是為了解決海洋氧氣消耗的問題。在電解水制氫的時候,還會釋放氧氣作為副產(chǎn)品。Lhyfe打算將其抽回海洋,以緩解海洋生態(tài)系統(tǒng)被破壞的問題。
“我們創(chuàng)辦Lhyfe時,希望通過生產(chǎn)氫氣的經(jīng)濟(jì)效益來解決氧氣送回大海的問題。”Stéphane Le Berre說。
去年9月,Lhyfe啟用了世界上第一個海上可再生氫氣生產(chǎn)試點基地。6月,該公司宣布名為Sealhyfe的1MW示范項目已生產(chǎn)出第1公斤綠氫。(東方電氣幾乎在同一時間也成功了,可能比Lhyfe還要早幾周。)
Sealhyfe項目位于距法國Le Croisic海岸約20公里處。如今,它每天可以生產(chǎn)半噸氫氣。制氫設(shè)備安裝在SEM-REV風(fēng)電項目。這里也是歐洲最早的浮式風(fēng)電項目之一。
SEM-REV有一個水下電纜接頭,類似于一個帶有四個插座的巨大方塊。其中一根用于連接 SEM-REV項目的風(fēng)機(jī),另一根用于連接現(xiàn)場與陸上電網(wǎng)的電纜。剩下的兩個插頭之一就被用來給Sealhyfe項目提供電力。
Sealhyfe電解槽坐落在一個浮動平臺上,經(jīng)過工程處理以穩(wěn)定海上生產(chǎn)單元,并使用淡化水進(jìn)行電解。生產(chǎn)1公斤綠氫大約需要9升水,在淡水資源越來越緊張的情況下,這也是海上制氫的重要推動力。
Lhyfe需要在明年5月之前斷開與SEM-REV的連接之前,證明海風(fēng)制氫不僅在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上有效,而且能夠承受冬季大西洋的惡劣條件。
氫希望
Sealhyfe的經(jīng)驗教訓(xùn)將為未來的海上項目提供參考。在一系列海風(fēng)制氫項目中,就包括Lhyfe正在與另外八個合作伙伴協(xié)調(diào)的10MW HOPE項目。歐洲清潔氫合作伙伴計劃已為該項目獲得2000萬歐元的資助。
HOPE項目每天將生產(chǎn)多達(dá)4噸的綠氫。計劃于2026年在比利時海岸外建成并運行。到2030年,Lhyfe計劃將多個10MW項目增加到100MW。
綜觀整個歐洲,海上風(fēng)電制氫正在成為一股不容忽視的潮流。其中一個知名項目——H2Mare,就由西門子能源和西門子歌美颯合作運營。
“海上風(fēng)電制氫可以保證更加考慮人口稠密和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的地區(qū),同時減少占地和運輸成本。”西門子能源H2Mare海上氫氣項目協(xié)調(diào)員兼項目經(jīng)理Mathias Mueller說,“此外,海上的風(fēng)速通常更高且更穩(wěn)定,可以持續(xù)提高發(fā)電量。”
西門子能源已經(jīng)為此投資了1.2億歐元。該項目將建立一個位于公海上的測試平臺,而不是全面的離岸系統(tǒng),同時還將建立一個電解水系統(tǒng)的岸上測試裝置。它將嘗試證明海上風(fēng)電制氫的經(jīng)濟(jì)可行性和最佳的技術(shù)、設(shè)備配置。
由于在電池技術(shù)領(lǐng)域落后,歐洲決定加強在氫能技術(shù)上的投入。
德國聯(lián)邦教育和研究部選擇H2Mare作為三個旗艦氫項目之一,投入的總金額達(dá)7億歐元。作為德國到2030年實現(xiàn)30MW海上風(fēng)電制氫計劃的一部分,政府在北海劃出了一塊區(qū)域用于綠氫生產(chǎn),容量高達(dá)可1GW。
然而,業(yè)界并不滿足于此雄心。今年5月,包括BP、西門子歌美颯、萊茵集團(tuán)和Lhyfe在內(nèi)的企業(yè)集體向德國政府簽署了一份呼吁,要求其在國家戰(zhàn)略和地區(qū)發(fā)展計劃中增加到2035年新增10GW海上風(fēng)電制氫的目標(biāo) 。
荷蘭政府也在推動海上氫能議程。今年3月,它指定了位于該國北部瓦登群島附近的一個地區(qū),用于建設(shè)500MW的風(fēng)電制氫項目。作為嘗試,該項目將開發(fā)一個電解容量在50MW至100MW之間的小型試點項目。
“我認(rèn)為歐洲足夠明智,早早地押注氫能,并支持其發(fā)展。”Stéphane Le Berre說。“現(xiàn)在,歐洲各國已經(jīng)做好了準(zhǔn)備,只要我們可以按時完成既定目標(biāo),那么就可以實現(xiàn)綠氫領(lǐng)域經(jīng)濟(jì)、技術(shù)的領(lǐng)先。”
歐盟委員會通過RePowerEU設(shè)定了到2030年生產(chǎn)1000萬噸綠氫的目標(biāo),并預(yù)測到2050年氫(歐盟本土生產(chǎn)和進(jìn)口)將占其能源結(jié)構(gòu)的14%。
為了支持這一目標(biāo),它打算到2027年通過InvestEU計劃籌集3720億歐元。對于建造電解槽或通過開發(fā)氫動力飛機(jī)和汽車的歐洲初創(chuàng)公司來說,這種類型的行業(yè)支持可能會推動他們起步——并且走向更清潔的未來。