德国研究：海上制氢优势显著满负荷时长2倍于陆地

斯特纳（Michael Sterner）是德国雷根斯堡东巴伐利亚技术学院 (OTH Regensburg)的储能教授，也是德国能源网络和储能研究项目 FENES 的负责人。他的研究重点是新型储能概念的开发，电转气 (PTO-Gat) 以及能源经济，可再生能源的整合。

为什么海上制氢是对陆上制氢的合理补充？

这个问题可以从三个层面来回答：技术、经济和生态。

从技术角度来看，海上制氢是合理的，因为我们的海上满负荷运行小时数非常高——大约是陆上制氢的1.5到2倍，有时甚至是2.5倍。

这降低了氢气成本，尤其是因为不再需要复杂的电网连接。同样令人兴奋的是，目前已经拥有海上能源基础设施，即天然气基础设施。许多旧的天然气钻井场现在都空置了。挪威南部和丹麦西部的平台和管道都可以用来输送绿色氢气。

有哪些经济优势？

通过氢气管道输送能源比通过电缆输送能源要便宜得多。此外，直接在海上生产氢气并通过管道输送到陆地比在海上发电、输送到岸上，然后在海岸生产氢气更高效。

管道成本本身是可控的——约占总投资的10%。通过海上生产，到2050年，我们的成本可以达到每公斤约3.20欧元。

生态方面呢？

当然，生产过程本身非常环保，但如果算上上游环节的成本，则并非完全气候中性。但在我看来，最大的生态优势在于我们不占用任何土地，因此不会争夺可用于粮食生产的土地。此外，我们避免了风力涡轮机常见的“别在我家后院”的争论，因为海上平台不会对景观造成任何影响。

德国在海上生产方面的潜力有多大？

北海的目标是到2045年将海上发电量扩大到70吉瓦。仅Aquaventus项目就计划到2035年利用足够的产能，在海上生产10吉瓦的氢气。

这相当于每年生产约100万吨氢气，约合33太瓦时（TWh）。根据德国国家氢能战略，这将是德国2030年氢能需求的三分之一。这是一个相当大的数字。

展望波罗的海：根据挪威船级社（DNV）的一项研究，仅从瑞典和芬兰进口的氢能潜力就约为68TWh。这也代表着通过所谓的“波罗的海骨干线”为德国氢能供应做出贡献的绝佳机会。

秉承“顺风而行”的理念，您开发了一种替代“静态”海上制氢的方案：“航海能源”。您能否简要介绍一下？

我很乐意。我曾经和一些学生提出一个问题：如何利用巨大的海上氢能潜力来生产氢气？

我们的想法是：在船上安装一个电解槽，包括整套工艺技术。为了给电解槽供电，我们用风筝来牵引船只。然后，缆绳绞盘利用空中风力和船体上额外的电流涡轮机发电。这样，船就顺着风向“收获”能量。

在船上将其转化为氢气？

没错。电本身是无用的——你可以直接在船上用淡化海水将其转化为氢气或其他衍生物。因此，风帆能源的理念是一个风能-水力发电-氢气系统。

有了它，我们可以持续收集风能，并实现最佳利用率——甚至比海上风电更高，几乎高出两倍。此外，由于我们合理利用了所有材料，因此资源消耗更少。

风帆能源融合了众所周知的技术：我们有洋流涡轮机、风筝、船舶，当然还有电解技术。通过将这些技术结合起来，我们可以挖掘巨大的未开发潜力，最重要的是，保持地缘政治独立。

而且“不在我家后院”，不与食物和饲料竞争——这是我继续沿着这条道路前进的有力理由。

后来，出现了一家名为Oceanergy的公司，他们在南非制造了这种风筝，甚至还进行了试飞。当时，像谷歌这样的公司抄袭了我们的专利申请。所以我建议大家了解这个概念——或许它会激励一些人继续在那里发展。

让我们回到经典的海上制氢技术，在静态平台上使用风力涡轮机和电解槽。这是一个非常著名的Aquaventus项目，有100个合作伙伴参与其中。

他们计划在北海安装10吉瓦的电解产能。您对这个项目有什么看法？

我最近与该项目的一位代表进行了交谈。他非常乐观地认为，他们能够按计划顺利实施所有项目。该项目的优势显而易见：超过100个合作伙伴参与其中，试点项目AquaVentus One（预计到2030年将达到1吉瓦的产能）目前正处于规划阶段。

基础设施规划也已到位——管道网络将被命名为“Aquaductus”。该技术也已投入使用并得到验证。因此，我认为目前该项目不会出现任何阻碍。

问题在于监管：审批和连接问题。例如，《风海法案》就需要进行大规模修订。此外，一些目标地点距离海岸非常远——最远可达350公里。这并非易事。

与所有H2项目一样，另一个潜在障碍是确保绿氢承购。最后但同样重要的是，海上电力生产商在空间方面也存在一定程度的竞争，尤其是在北海和波罗的海的浅水区。这不仅关乎空间，还关乎人员、材料、投资额度等等。

那么您对这个话题的结论是什么？

它仍然令人兴奋——就像氢能经济的普遍情况一样。一切仍然基于补贴。

我希望一个独立的市场最终能够出现。但要做到这一点，我们需要一个切合实际的二氧化碳价格、一个毫无例外的欧洲排放交易体系，当然还有价格合理的氢气和价格合理的技术——中国电解槽的成本已经在每千瓦时100-150欧元左右。（100欧元约等于824.61人民币）

在此之前，我们将继续研究，并希望出现能够证明其可行性的海上项目。

【信息来源：h2-news】