随着清洁氢热潮的到来,氢能如何为全球脱碳做出贡献?

小夏 国际 更新 2024-02-01

2023 年 12 月,美国财政部发布了《通胀削减法案》(IRA)。清洁氢气拟议的税收抵免指南。 《通胀削减法案》要求根据《清洁空气法》对生命周期温室气体排放的定义(包括生产过程中的大量间接排放)来确定信贷资格。 对于符合条件的氢气生产设施,抵免额从每公斤生产的氢气 0 开始每公斤氢气的价格从 60 美元到 3 美元不等,具体取决于氢气生产的生命周期排放。 虽然清洁氢气在一系列行业和应用中,减少排放的潜力巨大,但传统的氢气生产往往会导致严重的气候污染。 清洁氢生产信贷旨在使气候污染最小的清洁氢生产更具经济竞争力,并加速美国清洁氢产业的发展。 《通胀削减法案》的氢税收抵免将有助于建立清洁的氢产业,这对于减少重工业和重型运输等难以脱碳的行业的排放至关重要。

2023 年 2 月,欧盟通过了两项授权法案,规定了可再生氢的定义规则,批准了 2022 年欧洲共同感兴趣的前两波氢相关重要项目的资金,并宣布欧洲氢能银行将在 2022 年底进行首次拍卖。 英国于 2022 年 7 月发布了低碳氢标准,并于 2023 年 2 月启动了关于认证计划的咨询。 启动了第一轮电解分配,以支持使用电解制氢的项目,目标是在 2023 年底前授予合同。

2024年3月,我国印发《氢能产业发展中长期规划(2021-2024年)》,明确了氢能作为未来国家能源体系不可分割组成部分的能源属性,充分发挥氢能清洁低碳特性,推动交通、工业等用能终端绿色低碳转型, 以及高耗能、高排放的行业。同时,明确氢能是战略性新兴产业的重点方向,是构建绿色低碳产业体系、打造产业转型升级的新增长点。

印度于 2023 年 1 月批准了国家绿色氢能任务,目标是到 2030 年生产 5 公吨可再生氢气,并成为领先的电解槽制造商。 纳米比亚于 2022 年 11 月启动了绿色氢能和衍生物战略,与南非一起成为撒哈拉以南非洲唯一采用氢能战略的国家。

制氢

氢气是一种清洁燃料,在燃料电池中消耗时只产生水。 氢气可以从各种国内来源生产,例如天然气、核能、生物质能以及太阳能和风能等可再生能源。 这些品质使其成为运输和发电应用中极具吸引力的燃料选择。 它可用于汽车、家庭、便携式电源和更多应用。 氢气是一种能量载体,可用于储存、移动和输送他人产生的能量。

制氢热处理该过程通常涉及蒸汽重整,这是一个高温过程,其中蒸汽与碳氢化合物燃料反应产生氢气。 许多碳氢化合物燃料可以重整以生产氢气,包括天然气(含甲烷CH4)、柴油、可再生液体燃料、气化煤或气化生物质。 今天,大约95%的氢气是通过天然气(含有甲烷CH4)的蒸汽重整产生的。灰氢。该工艺使用重整器在高温高压下将蒸汽与甲烷和镍催化剂反应,形成氢气和一氧化碳 (CO)。 这种方法的缺点是它们会产生碳作为副产品,因此碳捕获和储存(CCS)对于捕获和储存这种碳至关重要,如果在此过程中释放的碳被捕获,则这种氢称为蓝色氢气

水可以通过电解过程分离成氧气和氢气。 电解工艺它发生在电解槽中,其功能与燃料电池相反,燃料电池不像燃料电池那样使用氢分子的能量,而是从水分子中产生氢气绿色氢气。该工艺生产纯氢气,没有有害副产物。 另一个好处是,由于这种方法使用电力,它还可以将难以储存的多余电力(例如剩余的风能)转移到电解中,从而可用于产生氢能需求,这些氢能可以储存起来以备将来使用。

氢气脱碳

根据全球能源署的数据,氢是到 2050 年实现净零排放的重要途径。 全球能源系统脱碳的关键支柱包括升级能源效率、行为改变和需求减少、电气化、可再生能源、氢能等ccus。氢在净零情景中的重要性体现在其在累积减排量中越来越大的份额上。 氢气需求的强劲增长,以及更清洁的氢气生产技术的研发,使氢气能够在净零情景下为重工业和长途运输等难以减少的行业的脱碳做出重大贡献。

清洁氢在脱碳经济中有三个主要应用:能量储存和负载平衡、作为原料和燃料。 这些应用广泛应用于所有领域,包括运输、工业、农业和电力。 由于其多功能性和可扩展性,清洁氢有可能改变全球脱碳格局。

储能和平衡:以风能和太阳能为主的电力系统将作为整个经济脱碳的机制占主导地位。 随着可再生能源在电网中所占份额的增加,氢气是为数不多的可以帮助全年平衡电力系统的技术之一。 在风能和太阳能充沛的时期**,多余的可再生能源可以产生绿色氢气,用于长期储能。 当可再生能源**不足时,储存的氢气可以提供清洁能源来满足需求。

氢气作为原料:除了能量储存和平衡外,氢气还可以用作其他难以减排的行业的原料和燃料。 也就是说,氢气是生产电动燃料(清洁、发电、直接使用的碳氢化合物燃料)的关键原料。 在低碳经济中,清洁氢也将成为主要工业过程的重要原料,包括化学品和钢铁生产。

氢气作为燃料:作为一种燃料,氢气可用作运输部门、中重型车辆和脱碳选择有限的航运业的燃料电池。 当氢气用于燃料电池发电时,水是唯一的副产品。 以这种方式使用氢气生产能源不会产生二氧化碳,二氧化碳是导致全球变暖的主要温室气体之一。 氢气已经大规模生产,用于化肥和石化工业的制造。 但最近,氢气被视为使航运、长途卡车运输、炼钢、工业供暖和航空航天等行业脱碳的一种方式。

氢能是生产方式多样、资源约束少的二次能源,氢能在全球脱碳进程中的重要作用逐渐凸显,将成为未来减缓气候变化的关键途径,也是ESG发展和探索的重要领域。

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