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歐洲2×40GW綠氫行動(dòng)計(jì)劃全文

4月15日,歐洲氫能組織(Hydrogen Europe)發(fā)布了《為實(shí)現(xiàn)歐洲綠色協(xié)議的2x40 GW綠氫行動(dòng)計(jì)劃》(Green Hydrogen for a European Green Deal A 2x40 GW Initiative)。

該項(xiàng)計(jì)劃的發(fā)布者——?dú)W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(huì)功能外還肩負(fù)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(gè)成員組織為歐盟政策提案和執(zhí)行機(jī)構(gòu)——?dú)W洲委員會(huì)和歐洲研究界的代表——?dú)W洲氫能研究所(Hydrogen Europe Research)。

歐洲氫能組織發(fā)布該計(jì)劃的主要目的是推動(dòng)2019年的FCH JU計(jì)劃和完成歐盟的氣候目標(biāo)。該計(jì)劃為歐洲未來(lái)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(dá)到665 TWh。

據(jù)了解,歐洲氣候目標(biāo)中的長(zhǎng)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(gè)溫室氣體凈排放為零的經(jīng)濟(jì)體。此項(xiàng)協(xié)議與《巴黎協(xié)定》(Paris Agreement)對(duì)歐盟的行動(dòng)要求保持一致。

FCH JU計(jì)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(bào)告中闡明了氫能在實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》目標(biāo)中所扮演的無(wú)法替代的重要角色。報(bào)告認(rèn)為要使全球變暖“遠(yuǎn)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(dòng)計(jì)劃”中文版,由香橙會(huì)研究院翻譯。

概要

氫氣將在實(shí)現(xiàn)一個(gè)經(jīng)濟(jì)、清潔和繁榮的經(jīng)濟(jì)體中發(fā)揮關(guān)鍵作用。氫氣可以幫助實(shí)現(xiàn)低成本的批量運(yùn)輸和可再生能源存儲(chǔ),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(guó)一起,擁有實(shí)現(xiàn)綠氫系統(tǒng)獨(dú)特機(jī)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(guò)與北非和其他國(guó)家的互聯(lián)來(lái)重新利用其天然氣基礎(chǔ)設(shè)施從而來(lái)運(yùn)輸和儲(chǔ)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(guó)密切合作,希望利用這些獨(dú)特的資源,打造一個(gè)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(dòng)的時(shí)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(gè)強(qiáng)大的和世界領(lǐng)先的電解槽工業(yè)和市場(chǎng),并以與低碳(藍(lán))氫相同的并且最終更低的成本生產(chǎn)可再生的氫。一個(gè)先決條件是歐盟及其鄰國(guó)(如北非和烏克蘭)一起盡快發(fā)展2x40 GW的電解槽市場(chǎng)。

歐盟到2030年的40 GW電解槽產(chǎn)能路線圖顯示,將形成一個(gè)6 GW的專用市場(chǎng)(需求地區(qū)的氫氣生產(chǎn))和34 GW的氫通用市場(chǎng)(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(dá)到40 GW,其中包括國(guó)內(nèi)市場(chǎng)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(shí)現(xiàn)2x40 GW的電解槽市場(chǎng),同時(shí)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(jìng)爭(zhēng)。風(fēng)能和太陽(yáng)能制氫廠的GW級(jí)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(jìng)爭(zhēng)力。

通過(guò)實(shí)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(wàn)噸的二氧化碳排放。電解槽產(chǎn)能的總投資將達(dá)到250 -300億歐元,為制造和維護(hù)2x40GW電解槽會(huì)創(chuàng)造14 -17萬(wàn)個(gè)就業(yè)崗位。

該行業(yè)需要?dú)W盟及其成員國(guó)設(shè)計(jì)、創(chuàng)造和促進(jìn)氫燃料市場(chǎng)、基礎(chǔ)設(shè)施和經(jīng)濟(jì)。歐盟與北非、烏克蘭和其他鄰國(guó)之間在政治、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)層面設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)新的、獨(dú)特的、持久的相互合作機(jī)制至關(guān)重要。

歐盟及其鄰國(guó)發(fā)展綠氫經(jīng)濟(jì)的獨(dú)特機(jī)遇,將有助于經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會(huì)和建立可持續(xù)、經(jīng)濟(jì)且公平的能源體系。在這個(gè)基礎(chǔ)上,歐洲和鄰國(guó)成為綠色制氫技術(shù)的世界市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者。

歐洲2×40GW綠氫行動(dòng)計(jì)劃全文

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(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題,它促使我們?cè)谒蓄I(lǐng)域大幅減少溫室氣體排放。這意味著需要朝著一個(gè)既具有建設(shè)性又有競(jìng)爭(zhēng)力的可持續(xù)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)進(jìn)行根本的變革。氫在實(shí)現(xiàn)清潔和繁榮的經(jīng)濟(jì)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(wú)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(zhǎng)距離的低成本的批量運(yùn)輸能源,同時(shí)還是可以高效的儲(chǔ)存大量的能源。因此,氫可以在地點(diǎn)和時(shí)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(shí)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(yùn)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)。

歐洲2×40GW綠氫行動(dòng)計(jì)劃全文

圖1氫可以在時(shí)間和地點(diǎn)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(huì),氫能量產(chǎn);可持續(xù)的全球能源之路過(guò)渡,2017)

可再生電力的價(jià)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(gè)地點(diǎn)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(chǔ)氫和小規(guī)模的晝夜儲(chǔ)電相互并存,是實(shí)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2×40GW綠氫行動(dòng)計(jì)劃全文

歐洲有獨(dú)特的機(jī)會(huì)來(lái)實(shí)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(shí)現(xiàn)綠氫系統(tǒng)。歐洲還需要大量的氫來(lái)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(yùn)輸和儲(chǔ)存氫氣的設(shè)施,將為歐洲提供一個(gè)獨(dú)特的機(jī)會(huì),實(shí)現(xiàn)其在可再生能源生產(chǎn)和使用方面的承諾,同時(shí)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(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),以生產(chǎn)可持續(xù)和循環(huán)的產(chǎn)品和服務(wù),同時(shí)創(chuàng)造許多綠色就業(yè)機(jī)會(huì)。

提高歐洲氫需求

歐洲是一個(gè)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(lái)制造其他材料。2015年,歐洲對(duì)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(guò)蒸汽甲烷重整從天然氣中生產(chǎn)出來(lái)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(jì)目前對(duì)氫氣作為原料的需求將會(huì)增長(zhǎng)。同時(shí),氫作為原料的新機(jī)會(huì)也正在出現(xiàn)。在鋼鐵生產(chǎn)中,氫可以代替煤來(lái)還原鐵礦石,氫和二氧化碳可以用來(lái)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(guò)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(dòng)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(jī)市場(chǎng)上買到。他們的市場(chǎng)份額在未來(lái)幾十年將迅速增長(zhǎng)。在其他運(yùn)輸市場(chǎng),如鐵路、航運(yùn)和航空(包括無(wú)人機(jī)),氫燃料也將獲得市場(chǎng)份額。氫燃料電池將主導(dǎo)未來(lái)的技術(shù),氫將會(huì)被用化學(xué)的方法轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的電能。

在建筑物中,氫可以用來(lái)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(lái)使用氫的鍋爐)已于2019年進(jìn)入市場(chǎng)。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(jìn)入市場(chǎng)。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(chǎng)。

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(chǔ)存和運(yùn)輸,既便宜又容易,因此非常適合在時(shí)間和地點(diǎn)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?xì)廨啓C(jī)和鍋爐中都是如此。在未來(lái),燃料電池可以用來(lái)平衡電力系統(tǒng),無(wú)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(bào)告“歐洲能路線圖,對(duì)于歐洲能源轉(zhuǎn)型的可持續(xù)的路徑(FCH JU, 2019)。該報(bào)告指出,在歐盟實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型將需要大規(guī)模的氫。沒有氫,歐盟將無(wú)法實(shí)現(xiàn)脫碳目標(biāo)。人們認(rèn)為,要使全球變暖“遠(yuǎn)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(dá)到665 TWh,見圖4。

歐洲2×40GW綠氫行動(dòng)計(jì)劃全文

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(lán)圖(FCH JU,2019年)。

良好的可再生能源遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求

歐洲有很好的太陽(yáng)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(yáng)能和風(fēng)能資源。然而,資源豐富的地區(qū)通常遠(yuǎn)離在歐洲有能源需求的工業(yè)基地和城市。太陽(yáng)能和風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)轉(zhuǎn)換成氫氣為遠(yuǎn)距離運(yùn)輸太陽(yáng)能和風(fēng)能提供了機(jī)會(huì),相對(duì)便宜而且沒有損失。

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