鉅大LARGE | 點擊量:1347次 | 2019年04月09日
分析:能源到氫氣的轉換技術如何才能實現(xiàn)綠色和盈利
最新研究發(fā)現(xiàn),基于風力發(fā)電的氫氣生產在今天已經具有商業(yè)可行性。之前,人們普遍認為這種環(huán)境友好的電力—氫氣技術無法實現(xiàn)盈利。
慕尼黑工業(yè)大學(TUM)、曼海姆大學和斯坦福大學的經濟學家現(xiàn)在根據(jù)德國和美國德克薩斯州的市場情況,描述了靈活的生產設施如何能使這種技術成為能源系統(tǒng)過渡的一個關鍵組成部分。從化肥的生產,到發(fā)電站的冷卻劑,再到汽車的燃料電池:氫是一種用途廣泛的氣體。
今天,大多數(shù)工業(yè)用氫是用化石燃料生產的,尤其是用天然氣和煤。然而,在一個環(huán)境友好的能源系統(tǒng)中,氫可以扮演不同的角色:作為一種重要的存儲介質和一種平衡配電網的手段,多余的風能和太陽能可以通過水電解生產氫。這個過程被稱為電能—氣體(power-to-gas)的過程。產生的氫氣可以在以后作為能源使用,例如在燃料電池中產生電量和熱量,將氫氣混合到天然氣管網中或轉化為合成氣。
我應該直接賣掉能量還是轉換它?
然而,從電力—氫氣的技術一直被認為沒有競爭力。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
德國工業(yè)大學管理會計系主任岡瑟?格倫克(GuntherGlenk)和曼海姆大學(UniversityofMannheim)和斯坦福大學(StanfordUniversity)研究員斯特凡?賴希爾斯坦(StefanReichelstein)教授目前完成了一項分析,論證了零排放和盈利制氫的可行性。
他們發(fā)表在著名期刊《自然能源》(NatureEnergy)上的研究表明,在德國和美國德克薩斯州當前的市場環(huán)境中,有一個因素至關重要:這個概念性設施需要既能向電網供電又同時可以生產氫氣。
這些尚未普遍使用的組合系統(tǒng)必須對風力發(fā)電產能和電力市場價格的廣泛波動作出最佳反應。操作人員可以在任何時候決定:我應該賣掉能源還是轉換它,賴希爾斯坦解釋說。
如今,一些行業(yè)的生產已經實現(xiàn)了盈利
在德國和美國德克薩斯州,在一定的產量水平上,這些設施已經可以以與使用化石燃料的設施差不多的成本生產氫。然而,在德國,政府提供的價格將不得不用于發(fā)電,而不是將電力輸送到電網。
對于中小型生產,這些設施現(xiàn)在已經是有利可圖的了,賴希爾斯坦說。例如,這種規(guī)模的生產適合于金屬和電子行業(yè),或者為工廠現(xiàn)場的叉車車隊提供動力。
經濟學家們預測,如果風力發(fā)電和電解液成本保持近年來的下降趨勢,到2030年,這一過程在煉油廠、氨生產等大規(guī)模生產領域也將具有競爭力。格倫克說,在卡車和輪船上使用氫燃料電池也是可以想象的。
一種智能基礎能源設施
經濟學家的模型為工業(yè)和能源政策提供了規(guī)劃藍圖。它可以考慮許多其他因素,如碳排放收費,并計算兩個子系統(tǒng)的最優(yōu)規(guī)模。
這也適用于其他國家和地區(qū)。格倫克說,電力—氫氣的轉換為各行各業(yè)的公司提供了新的商業(yè)模式。電力公司可以成為工業(yè)氫的供應商。與此同時,制造商可以通過自己的聯(lián)合設施參與到分散式發(fā)電業(yè)務中。通過這種方式,我們可以開發(fā)一種氣候友好和智能的基礎設施,將發(fā)電、生產和運輸以最佳方式連接起來。