在能源行业,多年来一直有一种声音,试图让氢气通过管道运输的设想显得既经济又便利,甚至鼓吹其比电力传输更具优势。但事实究竟如何?让我们一探究竟。
(文章观点引用自 CleanTechnica)
欧洲利用北非制绿氢,输氢管道改造有隐患
三年前,一项由欧洲非政府组织资助的研究,对欧洲在北非的绿氢计划进行了深入调查。其中,摩洛哥、阿尔及利亚和埃及的相关战略及规划举措成为重点评估对象。在这些计划中,将氢气以混合或纯净的形式注入马格里布 - 欧洲天然气管道,是极为关键的一环。
然而,把现有天然气管道改造为氢气管道,实则暗藏巨大的技术风险。现有管道的冶金特性,容易引发微裂纹,这使得最小分子的氢极易逸出。
要知道,氢作为一种间接温室气体,其全球变暖潜能值是二氧化碳的 12 - 37 倍,一旦泄漏,后果不堪设想。而且,在相同距离的运输过程中,氢气所需的能量是天然气的三倍,成本也随之增加三倍。
举例来说,如果阿尔及利亚用氢气取代天然气出口,每年的运输成本将从 18 亿美元飙升至 55 亿美元。此外,为了让管道适应氢气运输,还需要投入新的密封剂、更换昂贵的压缩机,以及升级传感器和控制系统,这些都意味着巨额的额外开支。
氢气与高压直流输电对比研究的误导之处
三年前,有两篇由氢气、管道和化石燃料游说团体资助的研究,对氢气管道和高压直流输电进行了比较。Saadi 等人(2018 年)和 deSantis 等人(2021 年)的这两项研究,存在严重的缺陷。
它们完全忽略了生产和运输氢气的实际成本,只是一味假设存在廉价的氢气供应,同时无视大规模新可再生能源基础设施建设的需求,以及高压直流输电在其中的必要性。实际上,从成本角度来看,省去氢气这一中间环节,直接进行电力传输会更加经济实惠。
从能源效率方面对比,氢气更是远远低于电力。在生产过程中,电解环节至少会浪费 20% 的能源,燃料电池使用时又会损失 40 - 50% 的能源,而且管道输送氢气所需的能源是天然气的三倍。
反观高压直流输电线路,每 1000 公里的能量损耗仅为 1% - 3.5%。另外,关于北溪 1 号与高压直流输电线路能量输送的对比,其中的说法也存在明显的误导性,实际情况并非如某些观点所宣称的那样。
多份研究对氢气与高压直流输电比较的歪曲
两年前,DNV 发布了一份关于海上风电场氢气生产与高压直流输电输送能源的比较报告。这份报告看似专业,实则存在诸多问题。报告声称海上利用风能生产氢气是最便宜的绿色氢气形式,但仔细分析其成本估算,就会发现其中的不实之处。
它不仅夸大了高压直流输电的损耗,同时又低估了氢气管道的损耗,甚至还声称不存在的水下氢气管道成本更低。在运营成本的比较上,也极不合理,完全忽视了海上氢气平台需要全天候人员配备,而高压直流输电则无需如此的事实。
一年前,Arup 发布了对英国 - 欧洲氢气管道的研究报告。这份由英国能源安全与净零排放部资助的报告,表面上是在评估绿色氢气出口路线,可实际上更像是一份蓝色氢气管道研究。
它完全忽略了高压直流输电作为更经济替代方案的可能性,所建议的运输路线不仅昂贵,而且效率低下。此外,报告还通过模糊措辞来避免违背其公开承诺,试图在支持蓝色氢补贴的同时,又不显得过于明显。
同样是在一年前,牛津能源研究所也发布了一份关于氢气与高压直流输电的比较研究。虽然这份研究在考虑电解能量损失方面有一定的改进,但仍然存在不少问题。
它依然忽略了一些关键成本,也没有对氢气作为能源载体的可行性提出实质性的挑战。在报告中,不仅夸大了高压直流输电的损失,还低估了管道成本,同时忽略了氢气配送费用以及氢气相较于直接电气化的低效率问题。
欧盟联合研究中心(JRC)发布的关于绿色氢气传输的研究,同样存在严重缺陷。其政策简报中给出的成本数据,与实际成本相差甚远。
该研究系统地淡化了成本,通过假设不切实际的电力价格、大幅降低电解槽成本、低估维护成本以及忽略氢气分配成本等手段,试图将氢气描绘成一种可行的能源载体,这无疑对政策制定者产生了误导。与其他更可靠的研究数据相比,JRC 的研究结果显得格格不入。
荷兰氢气管道项目成本飙升与商业困境
荷兰国有天然气基础设施公司 Gasunie,计划开发一个长达 1200 公里的国家氢气管道网络,预计容量为 10 - 15GW,目标是在 2027 年完成第一部分建设,2033 年全面建成并投入使用。
该项目作为荷兰氢能战略的重要组成部分,旨在支持国内生产和进口目标,并与更广泛的欧洲氢能基础设施相融合。
然而,项目的成本却出现了大幅飙升。最初的成本估计为 15 亿欧元,如今却已修改为 38 亿欧元。导致成本增加的原因主要包括材料成本上升、供应链价格上涨,以及现有基础设施的可重复使用性远低于最初预期,需要额外铺设新管道。
不仅如此,该项目的商业可行性也面临着巨大挑战。项目的商业案例依赖于氢气在一端的价格足够便宜,但现实情况并非如此。绿氢的成本目前在每公斤 3.74 美元至 11.70 美元之间,远远高于来自化石燃料的灰氢,灰氢成本仅在每公斤 1.11 美元至 2.35 美元之间。
BNEF 最近也承认,他们对 2050 年氢气成本的预测过于乐观,随后将预测值提高了三倍。即便如此,在我看来,这可能仍然不够准确。更新后的预测显示,到本世纪中叶,绿色氢气的价格将达到每公斤 1.60 至 5.09 美元。
而且,只有像中国和印度这样拥有大量廉价可再生能源的地区,才有可能在 2040 年实现绿氢和灰氢的成本平价。
在运营成本方面,氢气管道同样劣势明显。对于相同的能量输出,氢气管道在压缩和运输过程中所需的能量,大约是天然气的 3 到 4 倍。
综上所述,欧洲大力发展氢气管道运输,从目前的情况来看,缺乏足够的商业可行性。未来的能源主角无疑是电力,而未来的能源传输通道则是高压直流输电。(Michael Barnard)

铂道观点:绿氢发展欧洲之困与中国等国的机遇
从当前的情况来看,欧洲在绿氢发展上举步维艰,而像中国这样可再生资源丰富且用氢场景多样的国家,绿氢产业则前景广阔,大有可为。
中印等国可再生能源资源得天独厚
中国、印度等国拥有丰富的可再生能源。中国太阳能、风能、水能储量可观且分布广泛,如广袤的西部地区阳光充足,年日照时间长,具备建设大规模太阳能发电站的先天优势。
借助先进的电解水制氢技术,利用可再生能源发电分解水制取绿氢,既能降低生产成本,又能减少对传统化石能源的依赖,兼具环境效益与经济效益,为绿氢规模化生产筑牢根基。
用氢场景丰富多元
在交通领域,中国一些城市已试点氢燃料电池公交车和物流车,这类车辆以氢气为燃料,零排放且续航长,契合城市交通需求,改善空气质量的同时,为绿氢在交通领域的广泛应用打开局面。
在工业领域,化工、钢铁等行业对氢气需求庞大。化工生产中,氢气是合成氨、甲醇等产品的关键原料,使用绿氢可显著减少碳排放;钢铁生产中,氢气替代煤炭和焦炭直接还原铁矿石,大幅降低二氧化碳排放。
此外,采用就地制氢、就近用氢模式,合理规划重型交通固定路线,能有效规避氢储运成本,提升交通用氢经济性,进一步拓展绿氢应用空间。
政策支持与产业基础雄厚
中国政府高度重视绿氢产业,出台一系列扶持政策,从加大研发投入、推动示范项目建设到提供产业补贴,为绿氢产业发展提供全方位保障。
中国在新能源领域积累了深厚产业基础,培育出一批技术先进、创新能力强的企业,在可再生能源发电、电解水制氢设备制造、氢燃料电池研发等方面处于世界领先,为绿氢产业发展提供技术与设备支撑。
绿氢:能源独立的关键路径
在全球能源转型浪潮中,绿氢对实现能源独立意义重大。以中国和印度为代表的国家,凭借丰富的可再生能源和多样用氢场景,在绿氢发展上已取得显著进展。
随着技术进步和产业成熟,绿氢大规模应用指日可待,将有力推动本国能源结构优化,摆脱对传统化石能源进口的依赖,迈向能源独立新阶段。
实现能源独立是全球共同目标,绿氢是关键途径。未来,各国应加强绿氢领域技术交流与合作,共享先进技术成果,攻克技术难题,降低生产成本,提升绿氢市场竞争力。
同时,强化国际政策协调,共同制定有利政策,从研发补贴到市场规范,全方位推动绿氢产业健康发展,推动全球迈向绿色、可持续的能源新时代。
