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氢能何时才能成为具有成本竞争力的产业?
氢能何时才能成为具有成本竞争力的产业?
在国家、城市和公司实现与能源相关的二氧化碳净零排放 目标,以实现宏伟的气候目标方面,氢能可以发挥关键作用。 然而,要发挥这一作用并实现广泛采用,氢气的价格需要大幅下降。

在国家、城市和公司实现与能源相关的二氧化碳净零排放 目标,以实现宏伟的气候目标方面,氢能可以发挥关键作用。 然而,要发挥这一作用并实现广泛采用,氢气的价格需要大幅下降。
Last updated: 11月 2021
目前的估算显示,蓝色氢气的价格是天然气的两倍,而绿色氢气经过长途运输后的价格是天然气的五倍。据预测,氢气价格将快速下降,但氢气需要得到紧急支持,以便在未来十年内实现经济可行性。
欧盟的碳边界调整机制(CBAM)正在帮助氢经济奠定基础。尽管如此,企业和经济体仍需快速行动,才能参与其中。
了解影响氢气价格的因素以及推动价格变化的因素,对于帮助公共和私营部门制定政策并建设基础设施,从而利用与氢气规模扩大和发展成为具有成本竞争力的产业相关的机遇至关重要。
1.生产
蓝色氢气的价格取决于化石燃料的价格、用于制造氢气的重整技术以及碳捕获和长期储存的成本。绿色氢气的价格取决于可再生能源、电解槽和制氢用水的价格。
目前,蓝色氢气比绿色氢气更实惠,但由于可再生能源价格下降,以及电解槽采用率的提高带来的规模经济效应,预计这种情况将在 2020 年代中期至 2030 年代发生变化。(来源链接)。
2.运输
与天然气一样,氢气在国内通过管道运输相对容易。然而,对于像澳大利亚这样希望获得可持续出口产品的国家来说,氢气必须转化为可运输的燃料。这一过程中的低效率会使氢的价格上涨 50%-100%。
目前正在试用各种技术来改进这一过程,但所有技术都有物理限制,对成本和效率产生了负面影响。氨是一种替代选择,但这种工艺需要消耗大量能源,而且是一种危险物质。液氢也有危害较小的替代物质,但它们往往会影响能量密度。最佳解决方案尚无定论,很可能取决于最终用途。
3.最终使用效率
氢气的能量重量密度是蓄电池的三倍。这意味着氢气适用于长途重型运输,如卡车运输和航空运输,而电池则更适用于轻型和不常用的车辆。考虑到叉车需要全天候运行,氢气带来的成本增加超过了电池充电停机时间。
在发电方面,大多数涡轮机和发动机制造商已经开发出可以 100% 使用氢气的型号;但是,燃烧会产生大量热损失。燃料电池仍需达到一定的发电规模,而且还可以通过使用价格较低的替代材料来降低价格。
在家用或商用物业中,富氢燃气燃烧可利用城镇燃气管网进行取暖和烹饪。如果不进行转换,其他天然气网络将面临搁浅的风险。英国最近的 Hy4Heat 计划表明,如果有适当的激励措施,这种转换是可行的。
总体而言,目前氢气发电的成本是电力成本的两倍。虽然这听起来很可怕,但每吨碳的节约成本却低于 20 年前英国的海上风力发电,而现在海上风力发电在成本上已经具有竞争力。问题是,亚太地区是否有国家对碳的重视程度足以推动这一变革?答案很可能是肯定的。
欧盟已经制定了 2050 年零碳目标,而 CBAM 是推动这一目标的重要发展。从 2026 年起,生产某些出口到欧盟的商品所产生的排放将被征收相当于欧盟碳价格的费用--约为每吨 90 美元,或全球平均水平的四倍。
因此,当商品进口到欧盟时,它们将被征收与内含碳相关的费用。这项措施既保护了国内产业,又促使其转向成本更高的低碳解决方案。欧洲的 CBAM 保护国内产业不被来自未实施低碳解决方案国家的进口商品压价(通常称为碳泄漏)。如果没有这项措施,欧洲的产业就会向海外转移。
CBAM 鼓励全球贸易伙伴在其国内实施碳收费,从而使资金留在国内而不是欧洲。这将产生广泛的影响,刺激对氢能技术和可再生能源的更多投资,极大地影响氢能价格的下降。此外,许多欧洲国家也有可能实施氢气上网电价,这将进一步刺激需求。
下图说明了氢气价格随着时间的推移可能会如何下降,包括取决于不同变量的上限和下限。我们的研究考虑了氢能理事会等其他机构的评估以及我们客户的估计。
由于生产和碳捕集效率低下,蓝色氢气的价格可能仍然高于天然气。不过,至少在未来十年内,蓝色氢气的价格仍将高于绿色氢气。不过,在全球一些地方,短期内绿色氢气可能比蓝色氢气更实惠。
像澳大利亚这样的国家拥有全球最好的日照和广阔的可负担土地。相比之下,其他国家将不得不利用较差的条件和较少的可再生资源来生产氢气。
氢气价格的下降将决定政府对氢气的考虑。需要刺激市场,使氢气价格尽早下降,而那些尽早采取措施的国家很可能长期拥有最廉价的氢气。