是时候利用氢气的潜力,使其在清洁、安全和负担得起的能源未来中发挥关键作用。
应G20主席国日本政府的要求,国际能源署(IEA)制作了这份具有里程碑意义的报告,分析氢能的现状,并为其未来发展提供指导。
该报告发现,清洁氢能目前正在享受前所未有的政治和商业动力,世界各地的政策和项目数量迅速扩大。它的结论是,现在是时候扩大技术并降低成本,使氢气得到广泛应用。
向政府和行业提供的务实和可行的建议将有可能充分利用这种不断增长的势头。氢能可以帮助解决各种关键的能源挑战。
它提供了对一系列行业进行脱碳的方法,包括长途运输,化学品和钢铁,这些行业很难有意义地减少排放。它还可以帮助改善空气质量和加强能源安全。
尽管国际气候目标非常雄心勃勃,但全球能源相关的二氧化碳排放量在2018年达到历史最高水平。室外空气污染仍然是一个紧迫的问题,导致每年约有300万人过早死亡。
氢能具备多样性。目前已有的技术使氢能够以不同的方式生产、储存、移动和使用能源。各种各样的燃料能够生产氢气,包括可再生能源、核能、天然气、煤和石油。
氢可以通过管道作为气体运输,也可以通过船舶以液体形式运输,就像液化天然气(LNG)一样。它可以转化为电力和甲烷,为家庭和饲料工业提供动力,并转化为汽车、卡车、船舶和飞机的燃料。
氢可以使可再生能源提供更大的贡献。它有可能帮助可再生能源的可变输出,如太阳能光伏发电和风能,它们可用性并不总是与需求相匹配。氢气是储存可再生能源的主要选择之一,看起来有望成为储存电力的最低成本选择,可在数天、数周甚至数月内储存。
氢和氢基燃料可以长距离传输能源。从拥有丰富的太阳能和风能资源的地区,如澳大利亚或拉丁美洲,到数千公里以外的能源渴求城市。过去氢气有一些错误的开始,但这次可能会有所不同。
最近太阳能光伏、风能、电池和电动汽车的成功表明,政策和技术创新有能力建立全球清洁能源产业。
随着全球能源行业的不断变化,氢气的多功能性吸引了各种政府和企业的强烈兴趣。支持来自政府,包括进口和出口能源及可再生电力供应商,工业气体生产商、电力和燃气公用事业、汽车制造商、石油和天然气公司、主要工程公司及城市。
对氢的投资有助于促进世界各经济体的新技术和工业发展,创造技术性的就业机会。
氢可以更广泛地使用。如今,氢气主要用于炼油和肥料生产。为了对清洁能源转型作出重大贡献,它还需要在目前几乎完全不存在的部门采用,例如运输、建筑、发电。然而,在全球能源转型中,氢能被清洁、广泛地使用还面临着一些挑战:
目前,从低碳能源生产氢气的成本很高。IEA分析发现,由于可再生能源成本下降和氢气生产规模扩大,到2030年可再生电力生产氢气的成本可能下降30%。燃料电池、加氢设备和电解槽(从电和水中产生氢气)都可以从大规模制造中受益。
氢能基础设施的发展缓慢,阻碍了广泛采用。零售氢价在很大程度上取决于加氢站的数量,使用频率以及每天输送的氢气量。解决这个问题可能需要规划和协调,将国家和地方政府,行业和投资者聚集在一起。
现今的氢气几乎全部来自天然气和煤炭。氢气已经在全世界范围内规模工业化,但其生产所导致的年度二氧化碳排放量相当于印度尼西亚和英国的总排放量。在通往清洁能源未来的道路上利用现有规模,既需要从化石燃料的氢气生产中捕获二氧化碳,也需要从清洁电力中获取更多的氢气。
法规目前限制了清洁氢工业的发展。政府和行业必须共同努力,确保现有法规不是不必要的投资障碍。贸易将受益于运输和储存大量氢气的安全性以及追踪不同氢气供应的环境影响的共同国际标准。
国际能源署已经确定了四个近期的机会,以推动氢气在清洁,广泛使用的道路上不断前进。专注于这些真实世界的跳板可以帮助氢气达到必要的规模、降低成本、降低政府和私营企业的风险。虽然每个机会都有不同的目的,但这四个机会也相互加强。
1.使工业港成为扩大清洁氢气使用的神经中枢。
今天,大部分使用基于化石燃料的氢气的炼油和化学品生产已经集中在世界各地的沿海工业区,如欧洲北海,北美洲的墨西哥湾沿岸和中国东南部。
鼓励这些工厂转向更清洁的氢气生产将降低总体成本。这些大量的氢气供应还可以为港口服务的船舶和卡车提供燃料,并为附近的其他工业设施(如钢铁厂)供电。
2. 以现有基础设施为基础,如数百万公里的天然气管道。推出清洁氢气,取代仅占国家数量的5%天然气供应将大大增加对氢的需求并降低成本。
3. 通过车队,货运和走廊扩大运输中的氢气。为高速行驶的汽车,卡车和公共汽车提供动力,以便在热门航线上运送乘客和货物,这可以使燃料电池汽车更具竞争力。
4. 启动氢贸易的第一条国际航线。可以利用全球液化天然气市场成功增长的经验教训。如果要对全球能源系统产生影响,国际氢贸易需要尽快启动。
国际合作对于加速全球多功能,清洁氢气的发展至关重要。如果政府努力以协调的方式扩大氢气,它可以帮助刺激对工厂和基础设施的投资,从而降低成本并实现知识共享和最佳实践。氢的贸易将受益于共同的国际标准。
作为涵盖所有燃料和所有技术的全球能源组织,IEA将继续提供严格的分析和政策建议,以支持国际合作,并有效跟踪未来几年的进展。
作为未来的路线图,IEA提供七项重要建议,帮助政府、公司和其他人抓住这个机会,使清洁氢能够实现其长期潜力。
IEA关于扩大氢能的7个关键建议:
1.在长期能源战略中确立氢的作用。国家,地区和城市政府可以指导未来的期望。公司也应该有明确的长期目标。主要部门包括炼油、化工、钢铁、货运和长途运输,建筑物及发电和储存。
2. 刺激清洁氢的商业需求。清洁氢技术是可行的,但成本仍然具有挑战性。需要制定政策,为清洁氢创造可持续的市场,特别是减少以化石燃料为基础的氢的排放,以支持供应商、分销商和用户的投资。通过扩大供应链,这些投资可以推动成本降低,无论是低碳电力还是化石燃料的碳捕获、利用和储存。
3. 解决先行者的投资风险。氢的新应用,以及清洁氢供应和基础设施项目,都处在部署曲线上风险最高的位置。有针对性、有时限的贷款、担保和其他工具可以帮助私营部门投资、学习和分享风险和回报。
4. 支持研发以降低成本。除了规模经济带来的成本削减,研发对降低成本和提高性能也至关重要,包括燃料电池、氢基燃料和电解槽(从水中生产氢的技术)。政府的行动,包括使用公共资金,对制定研究议程、承担风险和吸引私人资本进行创新至关重要。
5. 消除不必要的监管障碍,协调标准。在法规和许可证要求不明确、不适合新用途或各部门和国家之间不一致的情况下,项目开发商面临障碍。分享知识和协调标准是关键,包括设备、安全以及认证来自不同来源的排放。氢能源复杂的供应链意味着政府、企业、社区和公民社会需要定期磋商。
6. 参与国际事务并跟踪进展。需要全面加强国际合作,尤其是在标准、分享良好实践和跨境基础设施方面。需要定期监测和报告氢的生产和使用情况,以便跟踪长期目标的进展情况。
7. 重点放在四个关键机遇上,以便在未来10年进一步增强势头。在现有政策、基础设施和技能的基础上,这些相互支持的机会有助于扩大基础设施建设,增强投资者信心,降低成本;充分利用现有的工业港口,把它们变成低成本、低碳氢的集散地。利用现有的天然气基础设施来刺激新的清洁氢供应。支持运输车队、货运和走廊,使燃料电池汽车更具竞争力。建立首条国际氢贸易航线。