RWE、西門子和殼牌等公司正在探索直接在海上制氫，目的是使海上風(fēng)電從歐洲擁擠的電網(wǎng)中脫離出來。
AquaVentus項(xiàng)目渲染圖。預(yù)計(jì)到2035年將有10GW的綠氫在海上生產(chǎn)后再輸送到陸上。（圖片來源：RWE）
歐盟希望到2030年建造40GW的綠氫產(chǎn)能，并估計(jì)需要80至120GW的太陽能和風(fēng)能為其供電。
但對于歐洲電網(wǎng)運(yùn)營商來說，這是一個(gè)新的挑戰(zhàn)。未來，隨著交通和供熱的電氣化等脫碳需求，歐洲電力的需求將會成倍增長。
將氫的生產(chǎn)脫離開電網(wǎng)，可能是應(yīng)對電網(wǎng)和電力需求猛增等未來挑戰(zhàn)的雙贏解決方案?？蛇x擇的模式是采用“孤島式”制氫計(jì)劃（氫能島），通過使氫電解槽與海上風(fēng)電場配合直接制氫，運(yùn)回到岸上的不是風(fēng)電，而是現(xiàn)成的氫。
德國公用事業(yè)公司RWE領(lǐng)導(dǎo)的AquaVentus財(cái)團(tuán)正在探索到2035年部署多達(dá)10 GW產(chǎn)能的島上綠色氫能，項(xiàng)目首先將選擇Heligoland島作為中心樞紐島。這是迄今為止最大的綠氫計(jì)劃。AquaVentus項(xiàng)目合作伙伴包括西門子能源、瑞典Vattenfall集團(tuán)、維斯塔斯、西門子歌美颯和殼牌公司等。
AquaVentus的規(guī)模遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于沙特阿拉伯提出的4GW氫能城市計(jì)劃，沙特的未來城市Neom計(jì)劃于2025年啟動并運(yùn)行。
AquaVentus氫能島項(xiàng)目規(guī)劃示意圖
工業(yè)應(yīng)用將成為氫需求的主要場合，在能源轉(zhuǎn)型初期，這一點(diǎn)更是明顯。在歐洲，包括比利時(shí)、荷蘭和德國等國家隊(duì)氫的需求，從AquaVentus項(xiàng)目通過運(yùn)輸管道輸送到漢堡港的綠氫，可再直接部署到下游各地。
乍看之下，通過海洋運(yùn)輸管道從海洋平臺直接輸送氫的成本似乎遠(yuǎn)高于鋪設(shè)海底電纜將電力運(yùn)送到岸上的成本。但是，這并未考慮到海上變電站收集風(fēng)電場電力的成本或陸上電網(wǎng)的嚴(yán)重?fù)矶聽顩r。而且，還要考慮做出更多協(xié)調(diào)努力來促進(jìn)電網(wǎng)能消納計(jì)劃中的快速增長的海上風(fēng)電的情況。
因?yàn)橛羞@些挑戰(zhàn)，直接制氫并輸送到需求中心可能更有意義，特別是對于已經(jīng)擁有廣泛的海底管道基礎(chǔ)設(shè)施和在建造該管道方面具有深厚行業(yè)經(jīng)驗(yàn)的北海地區(qū)而言。但是到目前為止，氫能島項(xiàng)目的規(guī)模還很小。
2020年12月初，西門子歌美颯宣布在丹麥啟動一個(gè)孤島式綠氫試驗(yàn)，該試驗(yàn)將于2021年開始運(yùn)營。通過一個(gè)3MW風(fēng)機(jī)連接到一個(gè)堿性電解槽，所制氫將被轉(zhuǎn)移到油輪中，供Everfuel的加氫站使用。Brande Hydrogen項(xiàng)目僅需一臺3MW風(fēng)機(jī)，就可為50至70臺出租車提供足夠多的氫能燃料。
西門子歌美颯孤島氫模式
西門子歌美颯創(chuàng)新與產(chǎn)品高級業(yè)務(wù)分析師Henrik Mortensen表示：
“一旦風(fēng)電場可以獨(dú)立于電網(wǎng)制氫，就可以將風(fēng)電場放置在具有良好風(fēng)資源的任何地點(diǎn)，而不必考慮電網(wǎng)的可用性問題。歐盟對發(fā)展綠氫具有明確的雄心，因此很有必要開始部署海上風(fēng)電制氫。通過實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，我們看到了海上風(fēng)電場以氫的形式代替電力輸送到岸上的巨大潛力?！?/p>
提高海上風(fēng)電制氫的經(jīng)濟(jì)性
英國另一個(gè)名為dubbed Dolphyn 的氫能島項(xiàng)目，計(jì)劃使用漂浮式風(fēng)電配合電解槽來進(jìn)行制氫，分別采用一臺2MW和10MW的漂浮式風(fēng)機(jī)。Dolphyn母公司ERM進(jìn)行的一項(xiàng)分析顯示，四種不同裝置的全生命周期成本各不不同。
其中兩臺自帶電解槽的漂浮式風(fēng)機(jī)，使用不同的漂浮式基礎(chǔ)，一個(gè)是單柱式漂浮式海上基礎(chǔ)，一個(gè)采用半潛式漂浮式基礎(chǔ)。第三個(gè)方案使用海上中央平臺制氫，第四個(gè)只是簡單地將電力輸送到岸上電解槽制氫。
在離岸50、100和250公里等距離，自帶電解槽的半潛式漂浮式風(fēng)機(jī)系統(tǒng)制氫成本最低。而超過100公里，通過高壓電纜將電力輸送到岸上再進(jìn)行制氫的方式則會大大拉開成本增加的差距。
Dolphyn項(xiàng)目使得英國“國家電網(wǎng)未來能源情景”中不得不將“氫能島”的概念考慮進(jìn)去。https://www.nationalgrideso.com/
Rob Gibson是英國國家電網(wǎng)電力系統(tǒng)運(yùn)營商的批發(fā)系統(tǒng)和氣體供應(yīng)經(jīng)理。他和他的團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)“英國未來能源情景”的排放、氫和天然氣等輸入因子（inputs）。他們考慮了能源系統(tǒng)的諸多潛在輸出結(jié)果（outcomes），氫越來越成為關(guān)注的焦點(diǎn)。
Gibson將各種預(yù)想的輸出結(jié)果描述為“相對可信的極端情況”。其中最具雄心的“領(lǐng)先情景”（Leading The Way）描述出了一種特別極端的情景，在該情景下，未來的氫經(jīng)濟(jì)將100%使用由可再生能源產(chǎn)生的綠氫。而其他情景中，則更多地依賴“藍(lán)氫”，或使用了碳捕集技術(shù)的化石燃料制得的氫。
能否跳過“藍(lán)氫”直接獲取“綠氫”？
鑒于RWE及其合作伙伴提出的10GW方案已公開，Gibson認(rèn)為綠氫的發(fā)展動力正在日漸增長，盡管他個(gè)人認(rèn)為藍(lán)氫和綠氫組合未來可能性更大。
Gibson在接受采訪時(shí)說：“Dolphyn項(xiàng)目無疑為100%綠氫的未來增加了一定程度的可信度，也就是說可跳過藍(lán)氫直接到綠氫?！?就目前而言，大多數(shù)人認(rèn)為藍(lán)氫是實(shí)現(xiàn)“綠色能源轉(zhuǎn)型”的一種過渡燃料。
當(dāng)然，“藍(lán)氫”和“綠氫”這兩種技術(shù)尚未得到大規(guī)模驗(yàn)證，因此現(xiàn)在對這兩者進(jìn)行比較還為時(shí)過早。Gibson表示，他與諸多業(yè)內(nèi)人士討論時(shí)，很多人的觀點(diǎn)是，當(dāng)“藍(lán)氫”開始發(fā)展并商業(yè)化運(yùn)行時(shí)，屆時(shí)“綠氫”的成本有可能已經(jīng)低到可與“藍(lán)氫”競爭了。他認(rèn)為，既然這樣，“為什么還要投資兩次呢？”
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