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欧洲2×40GW绿氢行动计划全文

2020-05-08 16:48
香橙会
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4月15日,欧洲氢能组织(Hydrogen Europe)发布了《为实现欧洲绿色协议的2x40 GW绿氢行动计划》(Green Hydrogen for a European Green Deal A 2x40 GW Initiative)。

该项计划的发布者——欧洲氢能组织是FCH JU(Fuel Cell Hydrogen Joint Undertaking)三名成员组织之一。其除了具备传统的行业协会功能外还肩负着与政策制定者沟通,辅助制定合适政策的职能。FCH JU另外两个成员组织为欧盟政策提案和执行机构——欧洲委员会和欧洲研究界的代表——欧洲氢能研究所(Hydrogen Europe Research)。

欧洲氢能组织发布该计划的主要目的是推动2019年的FCH JU计划和完成欧盟的气候目标。该计划为欧洲未来十年氢能全产业的发展指明了道路——到2030年,氢的使用量将比2015年增加一倍多,达到665 TWh。

据了解,欧洲气候目标中的长期2050目标的核心依据是《欧洲绿色协议》)。该协议的核心精神是使欧洲在2050年成为一个温室气体净排放为零的经济体。此项协议与《巴黎协定》(Paris Agreement)对欧盟的行动要求保持一致。

FCH JU计划同样是基于《巴黎协定》并更聚焦“把全球平均气温升幅控制在工业化前水平以上低于2oC之内,并努力将气温升幅限制在工业化前水平以上1.5oC之内”的目标。FCH JU在2019年的《欧洲氢路线》(《Hydrogen Roadmap Europe》)报告中阐明了氢能在实现《巴黎协定》目标中所扮演的无法替代的重要角色。报告认为要使全球变暖“远低于工业化前水平2oC之内”,有必要制定一份雄心勃勃的路线图,让欧洲在不同领域使用氢。

以下是“欧洲2×40GW绿氢行动计划”中文版,由香橙会研究院翻译。

概要

氢气将在实现一个经济、清洁和繁荣的经济体中发挥关键作用。氢气可以帮助实现低成本的批量运输和可再生能源存储,并且可以借此把低碳能源使用在所有领域。

欧盟与北非、乌克兰和其他邻国一起,拥有实现绿氢系统独特机遇。包括乌克兰在内的欧洲有着良好的可再生能源资源,而北非也有着突出而丰富的资源。欧洲可以通过与北非和其他国家的互联来重新利用其天然气基础设施从而来运输和储存氢气。欧洲拥有全球领先的清洁氢生产产业,尤其是电解槽制造业。

如果欧盟与其邻国密切合作,希望利用这些独特的资源,打造一个世界领先的可再生氢生产产业,那么现在就是行动的时候了。专用和整合的数GW绿氢生产工厂,将因此释放出巨大的可再生能源潜力。

我们,欧洲的氢工业,致力于保持一个强大的和世界领先的电解槽工业和市场,并以与低碳(蓝)氢相同的并且最终更低的成本生产可再生的氢。一个先决条件是欧盟及其邻国(如北非和乌克兰)一起尽快发展2x40 GW的电解槽市场。

欧盟到2030年的40 GW电解槽产能路线图显示,将形成一个6 GW的专用市场(需求地区的氢气生产)和34 GW的氢通用市场(接近资源地区的氢生产)。到2030年,北非和乌克兰的电解槽产能将达到40 GW,其中包括国内市场的7.5 GW氢产能和出口的32.5 GW氢产能。

如果在2030年实现2x40 GW的电解槽市场,同时增加所需的可再生能源产能,可再生氢的成本将与化石(灰)氢形成竞争。风能和太阳能制氢厂的GW级电解槽生产可再生氢,其成本分别将在2025年与低碳制氢(1.5-2.0欧元/公斤)以及2030年与灰氢(1.0-1.5欧元/公斤)相比具有竞争力。

通过实现2x40 GW的电解槽容量,生产绿氢,欧盟每年可避免约8200万吨的二氧化碳排放。电解槽产能的总投资将达到250 -300亿欧元,为制造和维护2x40GW电解槽会创造14 -17万个就业岗位。

该行业需要欧盟及其成员国设计、创造和促进氢燃料市场、基础设施和经济。欧盟与北非、乌克兰和其他邻国之间在政治、社会和经济层面设计并实现新的、独特的、持久的相互合作机制至关重要。

欧盟及其邻国发展绿氢经济的独特机遇,将有助于经济增长、创造就业机会和建立可持续、经济且公平的能源体系。在这个基础上,欧洲和邻国成为绿色制氢技术的世界市场领导者。

欧洲2×40GW绿氢行动计划全文

氢在可持续能源系统中的关键作用

气候变化是一个严重的问题,它促使我们在所有领域大幅减少温室气体排放。这意味着需要朝着一个既具有建设性又有竞争力的可持续和循环经济进行根本的变革。氢在实现清洁和繁荣的经济方面可以发挥关键作用。

氢和电都是可以从化石能源资源和可再生能源资源中产生的无碳能源载体。在可持续能源系统中,这两种载体都是必要的,并且是相辅相成的。

氢可以用于长距离的低成本的批量运输能源,同时还是可以高效的储存大量的能源。因此,氢可以在地点和时间上减少能源的生产和使用。此外,氢可以用于所有能源领域使用实现脱碳:

在工业上,原料供应、高温加热,

在交通方面,公路、铁路、水路和航空运输,

在建筑物中,用于取暖和制冷,

在电力方面,平衡电力需求和供应。

欧洲2×40GW绿氢行动计划全文

图1氢可以在时间和地点方面平衡能源的生产和使用,以及为了最终脱碳使用(氢能委员会,氢能量产;可持续的全球能源之路过渡,2017)

可再生电力的价格持续下降,不久在专用制氢工厂(将风能和/或PV与电解槽在一个地点结合)生产的氢的成本将低于石油或天然气的成本。氢与电网基础设施、大规模的季节性储氢和小规模的昼夜储电相互并存,是实现可持续、可靠、零排放、低成本的能源体系的关键。

欧洲2×40GW绿氢行动计划全文

欧洲有独特的机会来实现绿色氢系统

欧洲和邻近地区有良好的可再生资源和工业产能,可以快速并且低成本的实现绿氢系统。欧洲还需要大量的氢来为工业、交通和建筑部门脱碳。

此外,欧洲拥有广泛的天然气基础设施。将现有天然气基础设施的一部分改造成运输和储存氢气的设施,将为欧洲提供一个独特的机会,实现其在可再生能源生产和使用方面的承诺,同时利用这一目前规模庞大的基础设施资产。它将为欧洲的氢工业提供竞争优势,以生产可持续和循环的产品和服务,同时创造许多绿色就业机会。

提高欧洲氢需求

欧洲是一个工业化地区,主要的石化和化学工业生产约占全球炼油和化工总产出的6 - 15%。目前生产的大部分氢被用作原料来制造其他材料。2015年,欧洲对氢的需求约为325 TWh,主要用于炼油厂、化工和农业综合企业生产甲醇和氨。目前这些工业中使用的氢大多是通过蒸汽甲烷重整从天然气中生产出来的。如果二氧化碳被释放到空气中,氢被称为灰氢(FCH JU,氢路线图欧洲,欧洲能源转型的可持续路径,2019)。

预计目前对氢气作为原料的需求将会增长。同时,氢作为原料的新机会也正在出现。在钢铁生产中,氢可以代替煤来还原铁矿石,氢和二氧化碳可以用来生产合成燃料,如甲醇和煤油。除了使用氢作为原料外,氢还可以用于工业生产高温热蒸汽,取代天然气和煤。通过改造现有的煤气炉和锅炉,氢气可以产生高温热量供工业使用。

氢动力汽车现在可以在汽车、出租车、厢式货车、公共汽车、卡车、叉车和拖拉机市场上买到。他们的市场份额在未来几十年将迅速增长。在其他运输市场,如铁路、航运和航空(包括无人机),氢燃料也将获得市场份额。氢燃料电池将主导未来的技术,氢将会被用化学的方法转化为驱动电动汽车的电能。

在建筑物中,氢可以用来供热和发电。氢气可以代替天然气或石油在锅炉中产生热量。氢锅炉和备氢锅炉(现在使用天然气的锅炉和未来使用氢的锅炉)已于2019年进入市场。除这些锅炉外,小型燃料电池微热电联产(热电联产)装置也进入市场。这些微型热电联产燃料电池为建筑物提供电力和热量。像BDR Thermea, Viessmann, Bosch等欧洲公司已经将这些新的氢设备推向市场。

最后但同样重要的是,氢是平衡电力系统的必需品。氢可以储存和运输,既便宜又容易,因此非常适合在时间和地点上满足电力供应和需求。在略微的调整后,氢可以在现有的发电厂中取代天然气,在燃气轮机和锅炉中都是如此。在未来,燃料电池可以用来平衡电力系统,无论是集中还是分散的峰值功率或热电联产工厂。

FCH JU(Fuel Cell Hydrogen Joint Undertaking)在2019年1月,发布报告“欧洲能路线图,对于欧洲能源转型的可持续的路径(FCH JU, 2019)。该报告指出,在欧盟实现能源转型将需要大规模的氢。没有氢,欧盟将无法实现脱碳目标。人们认为,要使全球变暖“远低于工业化前水平2摄氏度”,有必要制定一份雄心勃勃的路线图,让欧洲在不同领域使用氢。到2030年,氢的使用量将比2015年增加一倍多,达到665 TWh,见图4。

欧洲2×40GW绿氢行动计划全文

图2在“欧洲氢路线图,欧洲能源转型的可持续路径” 中描绘了欧盟氢能源发展的宏伟蓝图(FCH JU,2019年)。

良好的可再生能源远远不能满足需求

欧洲有很好的太阳能和风能资源,特别是在欧洲的北部和南部。在北非和中东的邻近地区甚至有更好的太阳能和风能资源。然而,资源丰富的地区通常远离在欧洲有能源需求的工业基地和城市。太阳能和风力发电场转换成氢气为远距离运输太阳能和风能提供了机会,相对便宜而且没有损失。

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