歐洲2×40GW綠氫行動計劃全文
4月15日,歐洲氫能組織(Hydrogen Europe)發(fā)布了《為實現(xiàn)歐洲綠色協(xié)議的2x40 GW綠氫行動計劃》(Green Hydrogen for a European Green Deal A 2x40 GW Initiative)。
該項計劃的發(fā)布者——歐洲氫能組織是FCH JU(Fuel Cell Hydrogen Joint Undertaking)三名成員組織之一。其除了具備傳統(tǒng)的行業(yè)協(xié)會功能外還肩負著與政策制定者溝通,輔助制定合適政策的職能。FCH JU另外兩個成員組織為歐盟政策提案和執(zhí)行機構(gòu)——歐洲委員會和歐洲研究界的代表——歐洲氫能研究所(Hydrogen Europe Research)。
歐洲氫能組織發(fā)布該計劃的主要目的是推動2019年的FCH JU計劃和完成歐盟的氣候目標(biāo)。該計劃為歐洲未來十年氫能全產(chǎn)業(yè)的發(fā)展指明了道路——到2030年,氫的使用量將比2015年增加一倍多,達到665 TWh。
據(jù)了解,歐洲氣候目標(biāo)中的長期2050目標(biāo)的核心依據(jù)是《歐洲綠色協(xié)議》)。該協(xié)議的核心精神是使歐洲在2050年成為一個溫室氣體凈排放為零的經(jīng)濟體。此項協(xié)議與《巴黎協(xié)定》(Paris Agreement)對歐盟的行動要求保持一致。
FCH JU計劃同樣是基于《巴黎協(xié)定》并更聚焦“把全球平均氣溫升幅控制在工業(yè)化前水平以上低于2oC之內(nèi),并努力將氣溫升幅限制在工業(yè)化前水平以上1.5oC之內(nèi)”的目標(biāo)。FCH JU在2019年的《歐洲氫路線》(《Hydrogen Roadmap Europe》)報告中闡明了氫能在實現(xiàn)《巴黎協(xié)定》目標(biāo)中所扮演的無法替代的重要角色。報告認為要使全球變暖“遠低于工業(yè)化前水平2oC之內(nèi)”,有必要制定一份雄心勃勃的路線圖,讓歐洲在不同領(lǐng)域使用氫。
以下是“歐洲2×40GW綠氫行動計劃”中文版,由香橙會研究院翻譯。
概要
氫氣將在實現(xiàn)一個經(jīng)濟、清潔和繁榮的經(jīng)濟體中發(fā)揮關(guān)鍵作用。氫氣可以幫助實現(xiàn)低成本的批量運輸和可再生能源存儲,并且可以借此把低碳能源使用在所有領(lǐng)域。
歐盟與北非、烏克蘭和其他鄰國一起,擁有實現(xiàn)綠氫系統(tǒng)獨特機遇。包括烏克蘭在內(nèi)的歐洲有著良好的可再生能源資源,而北非也有著突出而豐富的資源。歐洲可以通過與北非和其他國家的互聯(lián)來重新利用其天然氣基礎(chǔ)設(shè)施從而來運輸和儲存氫氣。歐洲擁有全球領(lǐng)先的清潔氫生產(chǎn)產(chǎn)業(yè),尤其是電解槽制造業(yè)。
如果歐盟與其鄰國密切合作,希望利用這些獨特的資源,打造一個世界領(lǐng)先的可再生氫生產(chǎn)產(chǎn)業(yè),那么現(xiàn)在就是行動的時候了。專用和整合的數(shù)GW綠氫生產(chǎn)工廠,將因此釋放出巨大的可再生能源潛力。
我們,歐洲的氫工業(yè),致力于保持一個強大的和世界領(lǐng)先的電解槽工業(yè)和市場,并以與低碳(藍)氫相同的并且最終更低的成本生產(chǎn)可再生的氫。一個先決條件是歐盟及其鄰國(如北非和烏克蘭)一起盡快發(fā)展2x40 GW的電解槽市場。
歐盟到2030年的40 GW電解槽產(chǎn)能路線圖顯示,將形成一個6 GW的專用市場(需求地區(qū)的氫氣生產(chǎn))和34 GW的氫通用市場(接近資源地區(qū)的氫生產(chǎn))。到2030年,北非和烏克蘭的電解槽產(chǎn)能將達到40 GW,其中包括國內(nèi)市場的7.5 GW氫產(chǎn)能和出口的32.5 GW氫產(chǎn)能。
如果在2030年實現(xiàn)2x40 GW的電解槽市場,同時增加所需的可再生能源產(chǎn)能,可再生氫的成本將與化石(灰)氫形成競爭。風(fēng)能和太陽能制氫廠的GW級電解槽生產(chǎn)可再生氫,其成本分別將在2025年與低碳制氫(1.5-2.0歐元/公斤)以及2030年與灰氫(1.0-1.5歐元/公斤)相比具有競爭力。
通過實現(xiàn)2x40 GW的電解槽容量,生產(chǎn)綠氫,歐盟每年可避免約8200萬噸的二氧化碳排放。電解槽產(chǎn)能的總投資將達到250 -300億歐元,為制造和維護2x40GW電解槽會創(chuàng)造14 -17萬個就業(yè)崗位。
該行業(yè)需要歐盟及其成員國設(shè)計、創(chuàng)造和促進氫燃料市場、基礎(chǔ)設(shè)施和經(jīng)濟。歐盟與北非、烏克蘭和其他鄰國之間在政治、社會和經(jīng)濟層面設(shè)計并實現(xiàn)新的、獨特的、持久的相互合作機制至關(guān)重要。
歐盟及其鄰國發(fā)展綠氫經(jīng)濟的獨特機遇,將有助于經(jīng)濟增長、創(chuàng)造就業(yè)機會和建立可持續(xù)、經(jīng)濟且公平的能源體系。在這個基礎(chǔ)上,歐洲和鄰國成為綠色制氫技術(shù)的世界市場領(lǐng)導(dǎo)者。
氫在可持續(xù)能源系統(tǒng)中的關(guān)鍵作用
氣候變化是一個嚴重的問題,它促使我們在所有領(lǐng)域大幅減少溫室氣體排放。這意味著需要朝著一個既具有建設(shè)性又有競爭力的可持續(xù)和循環(huán)經(jīng)濟進行根本的變革。氫在實現(xiàn)清潔和繁榮的經(jīng)濟方面可以發(fā)揮關(guān)鍵作用。
氫和電都是可以從化石能源資源和可再生能源資源中產(chǎn)生的無碳能源載體。在可持續(xù)能源系統(tǒng)中,這兩種載體都是必要的,并且是相輔相成的。
氫可以用于長距離的低成本的批量運輸能源,同時還是可以高效的儲存大量的能源。因此,氫可以在地點和時間上減少能源的生產(chǎn)和使用。此外,氫可以用于所有能源領(lǐng)域使用實現(xiàn)脫碳:
在工業(yè)上,原料供應(yīng)、高溫加熱,
在交通方面,公路、鐵路、水路和航空運輸,
在建筑物中,用于取暖和制冷,
在電力方面,平衡電力需求和供應(yīng)。
圖1氫可以在時間和地點方面平衡能源的生產(chǎn)和使用,以及為了最終脫碳使用(氫能委員會,氫能量產(chǎn);可持續(xù)的全球能源之路過渡,2017)
可再生電力的價格持續(xù)下降,不久在專用制氫工廠(將風(fēng)能和/或PV與電解槽在一個地點結(jié)合)生產(chǎn)的氫的成本將低于石油或天然氣的成本。氫與電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施、大規(guī)模的季節(jié)性儲氫和小規(guī)模的晝夜儲電相互并存,是實現(xiàn)可持續(xù)、可靠、零排放、低成本的能源體系的關(guān)鍵。
歐洲有獨特的機會來實現(xiàn)綠色氫系統(tǒng)
歐洲和鄰近地區(qū)有良好的可再生資源和工業(yè)產(chǎn)能,可以快速并且低成本的實現(xiàn)綠氫系統(tǒng)。歐洲還需要大量的氫來為工業(yè)、交通和建筑部門脫碳。
此外,歐洲擁有廣泛的天然氣基礎(chǔ)設(shè)施。將現(xiàn)有天然氣基礎(chǔ)設(shè)施的一部分改造成運輸和儲存氫氣的設(shè)施,將為歐洲提供一個獨特的機會,實現(xiàn)其在可再生能源生產(chǎn)和使用方面的承諾,同時利用這一目前規(guī)模龐大的基礎(chǔ)設(shè)施資產(chǎn)。它將為歐洲的氫工業(yè)提供競爭優(yōu)勢,以生產(chǎn)可持續(xù)和循環(huán)的產(chǎn)品和服務(wù),同時創(chuàng)造許多綠色就業(yè)機會。
提高歐洲氫需求
歐洲是一個工業(yè)化地區(qū),主要的石化和化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)約占全球煉油和化工總產(chǎn)出的6 - 15%。目前生產(chǎn)的大部分氫被用作原料來制造其他材料。2015年,歐洲對氫的需求約為325 TWh,主要用于煉油廠、化工和農(nóng)業(yè)綜合企業(yè)生產(chǎn)甲醇和氨。目前這些工業(yè)中使用的氫大多是通過蒸汽甲烷重整從天然氣中生產(chǎn)出來的。如果二氧化碳被釋放到空氣中,氫被稱為灰氫(FCH JU,氫路線圖歐洲,歐洲能源轉(zhuǎn)型的可持續(xù)路徑,2019)。
預(yù)計目前對氫氣作為原料的需求將會增長。同時,氫作為原料的新機會也正在出現(xiàn)。在鋼鐵生產(chǎn)中,氫可以代替煤來還原鐵礦石,氫和二氧化碳可以用來生產(chǎn)合成燃料,如甲醇和煤油。除了使用氫作為原料外,氫還可以用于工業(yè)生產(chǎn)高溫?zé)嵴羝,取代天然氣和煤。通過改造現(xiàn)有的煤氣爐和鍋爐,氫氣可以產(chǎn)生高溫?zé)崃抗┕I(yè)使用。
氫動力汽車現(xiàn)在可以在汽車、出租車、廂式貨車、公共汽車、卡車、叉車和拖拉機市場上買到。他們的市場份額在未來幾十年將迅速增長。在其他運輸市場,如鐵路、航運和航空(包括無人機),氫燃料也將獲得市場份額。氫燃料電池將主導(dǎo)未來的技術(shù),氫將會被用化學(xué)的方法轉(zhuǎn)化為驅(qū)動電動汽車的電能。
在建筑物中,氫可以用來供熱和發(fā)電。氫氣可以代替天然氣或石油在鍋爐中產(chǎn)生熱量。氫鍋爐和備氫鍋爐(現(xiàn)在使用天然氣的鍋爐和未來使用氫的鍋爐)已于2019年進入市場。除這些鍋爐外,小型燃料電池微熱電聯(lián)產(chǎn)(熱電聯(lián)產(chǎn))裝置也進入市場。這些微型熱電聯(lián)產(chǎn)燃料電池為建筑物提供電力和熱量。像BDR Thermea, Viessmann, Bosch等歐洲公司已經(jīng)將這些新的氫設(shè)備推向市場。
最后但同樣重要的是,氫是平衡電力系統(tǒng)的必需品。氫可以儲存和運輸,既便宜又容易,因此非常適合在時間和地點上滿足電力供應(yīng)和需求。在略微的調(diào)整后,氫可以在現(xiàn)有的發(fā)電廠中取代天然氣,在燃氣輪機和鍋爐中都是如此。在未來,燃料電池可以用來平衡電力系統(tǒng),無論是集中還是分散的峰值功率或熱電聯(lián)產(chǎn)工廠。
FCH JU(Fuel Cell Hydrogen Joint Undertaking)在2019年1月,發(fā)布報告“歐洲能路線圖,對于歐洲能源轉(zhuǎn)型的可持續(xù)的路徑(FCH JU, 2019)。該報告指出,在歐盟實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型將需要大規(guī)模的氫。沒有氫,歐盟將無法實現(xiàn)脫碳目標(biāo)。人們認為,要使全球變暖“遠低于工業(yè)化前水平2攝氏度”,有必要制定一份雄心勃勃的路線圖,讓歐洲在不同領(lǐng)域使用氫。到2030年,氫的使用量將比2015年增加一倍多,達到665 TWh,見圖4。
圖2在“歐洲氫路線圖,歐洲能源轉(zhuǎn)型的可持續(xù)路徑” 中描繪了歐盟氫能源發(fā)展的宏偉藍圖(FCH JU,2019年)。
良好的可再生能源遠遠不能滿足需求
歐洲有很好的太陽能和風(fēng)能資源,特別是在歐洲的北部和南部。在北非和中東的鄰近地區(qū)甚至有更好的太陽能和風(fēng)能資源。然而,資源豐富的地區(qū)通常遠離在歐洲有能源需求的工業(yè)基地和城市。太陽能和風(fēng)力發(fā)電場轉(zhuǎn)換成氫氣為遠距離運輸太陽能和風(fēng)能提供了機會,相對便宜而且沒有損失。
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