到2022年7月,綠氫生產的成本比灰氫或藍氫更高,其價格約為每公斤4到5美元,而灰氫的成本約為每公斤2美元
得益于電解技術的改進和規模經濟效應的支持,預計在長期內對綠氫生產進行大規模投資將有助于降低成本
除了生產成本外,綠氫的運輸也面臨著另一個挑戰,需要專用基礎設施,從而增加了綠氫部署的整體費用
據油價網7月15日報道,對于綠氫的未來,人們充滿樂觀,許多人認為它將是取代石油的衍生選擇,并且在與電池技術競爭時具有很高的競爭力。然而,由于生產規模較小和高昂的成本,我們離實現這一目標還有很長的路要走。全球許多公司計劃生產綠色氫氣,但一些公司正在應對清潔燃料推廣遲緩的挑戰。盡管近年來在該領域加大了投資,生產工藝有所改進,但綠氫的生產和運輸成本仍遠高于其他燃料,包括其他類型的氫氣。
進行石油衍生出的灰氫或藍氫生產被認為是相對低成本的,許多公司已經依賴于這種燃料。灰氫是利用天然氣生產的,它經過蒸汽甲烷重整(SMR)工藝,利用高壓蒸汽將甲烷分解,產生分離的氫氣、一氧化碳和二氧化碳分子。該過程產生大量二氧化碳,每噸氫氣制備約產生9到10噸二氧化碳。但只要天然氣價格保持穩定,這也是具有高度成本效益的。到2022年7月為止,灰色氫氣的成本約為每公斤2美元。
相形之下,綠氫生產制備更昂貴。綠氫是利用可再生能源驅動電解過程,從水中分離出氫氣,只產生蒸汽作為排放物——它是碳中和的,這對于希望減碳的公司非常有吸引力。然而,直到2022年7月,生產綠氫的成本約為每公斤4到5美元,甚至更高。一些行業專家認為,綠氫生產的高成本不會很快下降。
綠氫被許多國際機構,如國際能源署(IEA)和國際可再生能源機構(IRENA)視為較難減排領域的碳減排解決方案。隨著全球各國政府和私營公司對綠氫業務進行更多資金投入,人們對綠氫的生產成本大幅下降抱有很高期望——綠氫成本可能降至每公斤0.5美元,但也有人認為將很難將成本降低到每公斤3美元以下。
IRENA在2020年11月和2020年12月分別發布了兩份研究報告,旨在推動全球綠氫生產:《綠氫:政策制定指南》和《綠氫成本降低:推廣電解槽以實現1.5攝氏度氣候目標》。這些研究旨在鼓勵政府和私營公司擴大生產規模以降低成本。然而到目前為止,綠氫的生產價格仍然較高,當天然氣價格穩定時,其成本大約是灰氫生產成本的2到3倍。
然而,隨著更多資金投入研發,自2010年以來電解槽價格已經下降了約60%;IRENA表示,短期內這一成本可能再降低40%,長期內可能降低80%。這種成本降低的預測依賴于提高其性能的電解技術實現更多創新,并可以擴大制造能力,實施標準化和增加規模經濟效應。
另一個需要考慮的挑戰是運輸成本。伍德麥肯茲公司(Wood Mackenzie)的氫領域研究主管Murray Douglas表示:“氫氣的運輸成本相當高,運輸比天然氣困難,而且從技術和工程角度來看它更加復雜。”對此有所擔憂的不僅僅是他。美國能源部(DoE)在關于綠氫的報告中提到了一些挑戰,包括“降低成本,提高能源效率,保持氫氣純度和最小化氫氣泄漏”。DoE認為需要進行更多研究來“綜合考慮氫氣生產選項和氫氣輸送選項時的權衡”。
全球各公司現在正在考慮綠氫生產設施最佳選址。雖然澳大利亞、北非和中東地區發展這類項目的潛力巨大,但這些地區可能離其主要市場相當遠。Douglas強調,“如果通過管道輸送綠氫,則需要建立專用管道,連接生產商和最終用戶。或者綠氫可以以氨的形式進行運輸,氨與氮混合后可以運輸和銷售給諸如肥料生產商之類的消費端。否則,用戶將不得不將氨裂解回氮,這將增加成本并導致能量損失”。
為了使綠氫能夠如人們所希望的那樣成功,需要進行重大投資以克服這些挑戰。行業協會Hydrogen Europe的首席執行官Jorgo Chatzimarkakis建議建立認證體系,以確保任何綠氫生產都是由可再生能源驅動的。此外,還需要制定深入研究的交付戰略,以確保生產設施與綠氫市場充分連接。目前這在一些項目中已經得到體現,比如西普薩公司(Cepsa)在南歐和北歐之間建立的綠氫通道。
盡管運輸成本較高,但國際化大公司已經掌握了像處理天然氣一樣運輸綠氫的成熟技術,但一些公司面對成本而卻步。因此,該行業必須降低生產成本,以減輕運輸方面的一些壓力。盡管綠氫產業仍面臨著一些重大挑戰,延遲了清潔燃料的大規模部署,但在未來幾十年里對該領域的更大投資可能會解決許多問題,并實現全球大規模的綠氫生產。