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德国杜伊斯堡的氢气加油测试设施。信贷:Agencja Fotograficzna Caro/Alamy股票照片。2G3N073.
德国杜伊斯堡的氢气加油测试设施。 信贷:Agencja Fotograficzna Caro/Alamy股票照片。
英国的政策
2021年8月17日17:28

深度问答:英国的氢战略将如何帮助实现净零?

Josh Gabbatiss

08.17.21

Josh Gabbatiss

17.08.2021 | 5:28pm
英国的政策 深度问答:英国的氢战略将如何帮助实现净零?

氢将是实现英国目标的“关键”净零目标根据政府的数据,到2050年可以满足美国三分之一的能源需求。

这是英国期待已久的新举措氢策略提供更多关于政府将如何支持国内低碳氢部门的发展的细节,这一部门目前几乎不存在。

专家警告称,由于未来几年氢气供应短缺,英国必须在“难以电气化”的行业优先使用氢气,比如重工业随着产能的扩张。

同时,围绕国内供暖等氢气使用程度的决策以及如何确保其以低碳方式生产,已延迟或提出征询时间。

在这篇文章中,碳简报强调了121页乐动体育下载app战略中的要点,并探讨了围绕英国氢计划的一些主要话题。

为什么英国需要氢能战略?

氢是普遍认为作为实现净零排放计划中的一个重要组成部分,已经成为相当大的宣传主题,许多国家在其新冠疫情后将其列为优先事项绿色复苏计划。

它的多功能性意味着它可以使用托架重工业等“难以减少”行业的排放,目前正遭受高价格和低效率的困扰。

批评人士还具有氢——目前大部分是由天然气制成的——作为化石燃料公司的一种方式维护现状。(关于氢的所有优点和缺点,请看乐动体育下载app碳短暂的深入解读)。

在其新战略中,英国政府明确表示,它将低碳氢气视为其净零排放计划的关键部分,并表示希望英国在2030年成为“全球氢气领导者”。

https://twitter.com/KwasiKwarteng/status/1427550667632226353

该文件载有探索英国如何扩大生产,并根据国内供应链创建氢气市场。这与德国对比,这一直希望从国外进口氢。

在新战略之前,首相的10分计划2020年11月,计划到2030年在英国生产50千兆瓦(GW)的年度低碳氢气产能。目前,这一能力几乎为零。

该计划还呼吁设立2.4亿英镑的净零氢基金,在2023年之前建立一个用天然气加热的氢社区,并将天然气网络中的氢混合比例提高到20%,以减少对天然气的依赖。

还有超过100个参考文献在整个政府中氢能源白皮书这反映出它在许多领域的潜在用途。它也在工业运输今年早些时候发布的脱碳战略。

然而,与政府迄今为止的大多数净零战略文件一样,氢计划已经推迟了几个月,导致这个新兴行业的未来充满不确定性。

公司如Equinor英国正在加紧氢燃料的开发,但工业数据显示警告英国可能会落后。其他欧洲国家承诺数十亿美元支持低碳氢膨胀。

在某些应用中,氢将与电气化和碳捕获与储存(CCS)竞争,成为脱碳的最佳手段。

然而,气候变化委员会(CCC)著名的为了达到英国的碳预算和实现净零排放,需要在21世纪20年代做出脱碳供暖和车辆等领域的决定,以便为基础设施和车辆存量的变化留出时间。

随着政府在战略中提出“到2025年实现1GW产能”的愿望,未来十年的氢增长预计将开始缓慢。

然而,如下图所示,如果政府的计划实现,那么它将会显著扩大——到2050年,将占到全国总能源供应的20-35%。这将需要英国基础设施和技能的大幅扩张。

2050年氢需求(粉色区域)及最终能耗占比(%)。中心范围基于第六次碳预算影响评估中的净零一致情景,全范围基于氢战略分析附件中的全范围。资料来源:英国氢战略。
2050年氢需求(粉色区域)及最终能耗占比(%)。中心范围基于第六次碳预算影响评估中的净零一致情景,全范围基于氢战略分析附件中的全范围。来源:英国氢策略

该战略设想的2050年氢的使用水平是稍高一些比CCC在其最近的建议中所规定的要多,但涵盖的范围与其他研究

所有党派议会小组最近的一份报告氢在动力工业中的作用包括一份需求清单,说明政府必须“在即将出台的氢气战略中,超出其现有的5GW生产承诺”。这个电话一直在打回响由一些行业团体发起。

策略不会增加这一目标,尽管它指出,政府是“意识到超过15GW项目的潜在管道”。

什么样的“低碳”氢气将被优先考虑?

在…的中心许多讨论关于低碳氢生产是氢是“绿色”或“蓝色”。

绿色氢气由可再生电力驱动的电解槽制造,而蓝色氢气由天然气制造,产生的排放被捕获并储存起来。

前者本质上是零碳的,但后者仍然会导致排放,因为天然气基础设施的甲烷泄漏,以及碳捕获和存储(CCS)不能捕获100%的排放。

新的策略在很大程度上避免使用这种颜色编码系统,但它表示政府已经致力于一种“双轨制”的方法,将包括两个品种的生产。

据政府称,支持各种项目将为英国提供“竞争优势”。德国,相比之下,有它将专注于绿色氢气。

CCC此前曾所述政府应该“列出[a]愿景,在其氢策略中向2035”的氢气产生的贡献。

该文件并没有这样做,而是表示将在2022年初提供“我们的生产战略和双轨方法的进一步细节”。

许多科学家和环保组织对蓝色氢气的排放持怀疑态度。

杰斯拉斯顿他是智库the的分析师能源和气候情报股他在一份声明中表示,政府应该“意识到天然气行业游说的风险,游说导致该行业对蓝色氢投入过多,从而使该国受困于基于化石燃料的技术”。

这个反对派来到了一个脑袋最近的研究头条新闻宣称,蓝色氢“对气候的危害比煤炭更严重”。

然而,有相当多的飞机推迟起飞根据这一结论,与其他研究人员——包括CCC碳预算主管——一起,大卫·约菲–指出它依赖于非常高的甲烷泄漏和短期的安全措施全球变暖潜力该研究强调了甲烷排放对二氧化碳的影响。

https://twitter.com/david_joffe/status/1426108192891850753

就其自身而言,CCC已经做到了推荐“蓝色氢桥”是实现净零的有用工具。该组织表示,在没有足够的绿色氢可用的情况下,允许使用一些蓝色氢将在短期内更快地减少排放,以氢替代更多的化石燃料。

根据该战略中包括的政府分析,目前使用蒸汽甲烷重整(SMR)生产的蓝色氢是最便宜的低碳氢。乐动体育app苹果j(想了解更多不同氢的相对成本,请看这个乐动体育下载app讲解员)。

该计划指出,在某些情况下,使用电解槽生产的氢气“最早可能在2025年就与CCUS(碳捕获、利用和储存)实现的甲烷改造相比,在成本上具有竞争力”。

下面的图表,来自a文档概述了与主要战略一起发布的氢成本,显示了电解氢的预期成本随着时间的推移而下降(绿线)。(这包括使用电网电力制造的氢气,除非电网100%可再生,否则从技术上讲,它不是绿色的。)

在2020年至2050年的中央燃料价格下,对不同技术类型的价格估算进行比较,氢为每兆瓦时。资料来源:氢生产成本2021。
在2020年至2050年的中央燃料价格下,对不同技术类型的价格估算进行比较,氢为每兆瓦时。资料来源:氢生产成本2021。

该战略指出,特定技术提供的氢气比例“取决于一系列假设,而这些假设只能通过市场对该战略制定的政策的反应以及氢气的实际大规模部署来验证”。

气候变化委员会有警告该策略必须开发绿色和蓝色选项,“而不是以最不成本的方式”。

罗伯特·格罗斯教授,主任英国能源研究中心他在接受《碳简报乐动体育下载app》采访时表示,在他看来,“过于专注于氢的绿色与蓝色之争可能有点没用”。他说:

“如果我们想要演示、试验、开始商业化,然后在工业/航空旅行/货运或任何地方推广氢的使用,那么我们需要足够的氢。我们不能等到供应方面的审议完成。”

今年5月,标准普尔全球普氏能源资讯报道丽塔威迪-氢经济中心副主任商业,能源和工业战略部他表示,英国将“将碳强度视为市场发展的主要因素”,而不是“蓝色”或“绿色”。

政府发布了一份报告咨询该战略还承诺在2022年初“最终确定设计元素”。

它还发布了一份附带声明报告,由咨询公司准备E4TechLudwig-Bolkow-Systemtechnik(LBST),其检测低碳氢生产的最大可接受排放水平和计算这些排放的方法。

术语表
一氧化碳2.等价物:温室气体可以用二氧化碳当量或CO2eq来表示。对于给定的量,不同的温室气体在大气中捕获不同量的热量,这个量被称为……阅读更多

下面根据该分析的咨询来显示设定氢气(红色棒)每Megajoule(MJ)的15-20gCO2E的阈值的影响。乐动体育app苹果j在该示例中,将排除在红线上方的那些生产方法,包括用于产生蓝氢的一些生产方法。

2020年至2050年间不同情景下的氢气生产排放范围(红色条显示了示例范围)。资料来源:英国低碳氢标准咨询.
2020年至2050年间不同情景下的氢气生产排放范围(红色条显示了示例范围)。资料来源:英国低碳氢标准咨询

在为咨询选择的示例中,排除了CO2捕获率低于85%左右的天然气路线。

CCC先前将蓝色氢与化石气体相比的“适当减排”定义为“至少95%的二氧化碳捕获,85%的生命周期温室气体节约”。

氢将如何用于不同的经济部门?

尽管低碳氢可以用于从汽车燃料到房屋供暖的所有事情,但现实情况是,它可能会受到可生产量的限制。

一些应用,如工业加热,如果没有氢气的供应,可能几乎是不可能的。许多专家认为,在这些情况下,至少在短期内,应该优先考虑氢气。

迈克尔LiebrichLiebreich同事将低碳氢的使用组织成一个“阶梯”,优先考虑当前的应用——比如化学工业。

新战略明确指出,从本世纪20年代中期开始,工业将成为早期氢使用的“先导选择”。该公司还表示,这“可能”对交通运输(尤其是重型货车、航运和航空)脱碳以及平衡更重可再生能源的电网很重要。

新战略的承诺包括:

  • 呼吁在2021年底前拿出“可用于氢的”工业设备的证据。
  • 呼吁在“一年内”逐步淘汰碳密集型工业氢生产的证据。
  • 3.15亿英镑工业能源转型基金的第二阶段。
  • 2021年将举办一场耗资5500万英镑的工业燃料转换竞赛。

一个值得注意的排除是燃料电池乘用车的氢。这与政府的关注一致电动汽车,这许多研究人员视图作为更高效和经济高效的技术。

然而,该战略还包括在电气化可能提供更好服务的部门使用氢,特别是家庭供暖,在那里氢必须与电动热泵竞争。

它包括到2026年氢加热试验和“氢准备”锅炉的咨询计划。

朱丽叶菲利普斯,高级政策顾问,英国智库氢专家E3G他告诉《碳简乐动体育下载app报》,该战略为那些“不会给气候或经济带来最大价值”的用途“敞开了大门”。她补充道:

“更强烈的意图信号可以引导私人和公共投资进入附加值最高的领域。政府没有明确说明如何决定哪些行业将从最初计划的5亿瓦产能中受益,而是在很大程度上让它通过试验和试点来确定。”

回复报告,能源研究人员指出,预计在不久的将来生产的“小盒子”氢气储存,并敦促政府仔细选择其优先事项。

“正如该战略所承认的,在一段时间内不会出现大量的低碳氢。[因此]我们需要在替代品很少的地方使用它,而不是作为天然气的同类替代品。”Jan罗斯诺夫博士该学院的欧洲项目主管监管援助项目在一份声明中。

在该策略中包含的政府分乐动体育app苹果j析表明,潜在的氢气需求高达38 Terawth-Mother(TWH)到2030年,不包括将其混合到气体网格中,并在2035年上升至55-165TWH。

这符合CCC的规定推荐其净零排放途径是,到2035年,低碳氢气的排放量将达到90太瓦时——约为当前电力行业的三分之一。

委员会强调,氢的使用应该限制在“不太适合电气化的领域,特别是航运和部分工业领域”,并为电力系统提供灵活性。

正如下图所示,CCC认为到2035年,除这些有限的情况外,氢的使用不会广泛。

在气候变化委员会(CCC)中,按行业划分的能源需求(TWh)平衡了净零路径。来源:<a href=CCC第六次碳预算建议。" class="wp-image-38520" srcset="//www.toten-tech.com/wp-content/uploads/2021/08/demand-sector.png 512w, //www.toten-tech.com/wp-content/uploads/2021/08/demand-sector-300x175.png 300w" sizes="(max-width: 512px) 100vw, 512px">
在气候变化委员会(CCC)中,按行业划分的能源需求(TWh)平衡了净零路径。来源:CCC第六次碳预算咨询

政府对氢在家用供暖中的应用持乐观态度。分析表明乐动体育app苹果j,到2035年,低碳氢可用于这一用途的时间可达45TWh,如下图所示。

然而,与其他部门相比,0TWH的出发点 - 建议存在相当大的不确定性,甚至最高估计也是目前用于加热英国房屋的10个能量的左右。

说明2030年(蓝色)和2035年(紫色)的氢需求。资料来源:英国氢战略。
说明2030年(蓝色)和2035年(紫色)的氢需求。资料来源:英国氢战略。

覆盖范围报告和政府促销材料强调政府的计划将提供足够的氢气每年替代大约300万家的天然气。

然而,政府在实际报告中表示,预计“到2030年,用于供暖的低碳氢的总体需求将相对较低(<1TWh)”。

很多都会遵守未来几年可行性研究的进展情况,政府即将到来的热量和建筑物策略也可能提供一些清晰度。

最后,为了创造氢气市场,政府表示,它将在2022年底前研究将20%的氢气混合到天然气网络中,并计划在2023年底做出最终决定。

Gniewomir fli他是该公司的项目经理集市Energiewende他告诉《碳简报》乐动体育下载app,在他看来,混合“没有未来”。他解释说:

“我建议,对于(工业上的)氢需求,应该采用这些毫无遗憾的选择……这些应该是重点。”

政府计划如何支持氢气工业?

目前,与化石燃料替代品相比,低碳氢气的价格仍然很高,未来需求水平存在不确定性,目标公司进入该行业的风险也很高。

该10点计划包括承诺开发氢气商业模式,以鼓励私人投资,以及为商业模式提供资金的收入机制。

新的氢战略确认了这一商业模式将于2022年完成,使第一批合同从2023年开始分配。这是另一个悬而未决的问题咨询该计划是与主要战略一起推出的。

根据政府's新闻稿,其首选模型是“建立在海上风契约的类似前提(差价合约)”,这显著减少新建海上风力发电场的成本。

这些合同旨在克服首选技术与化石燃料之间的成本差距。氢气生产者将获得桥接这种差距的付款。

来自氢策略的大部分媒体覆盖范围金融时报每日电讯报,重点关注“由纳税人补贴”的氢产业计划,因为资金将来自更高的账单或公共基金。

然而,BEIS的能源、清洁增长和气候变化部长Anne-Marie Trevelyan表示对单个家庭来说,为该行业提供长期保障的成本“非常小”。

政府表示,现在其战略已经公布,将从其低碳氢标准、净零氢基金和商业模式的咨询中收集证据:

“这将使我们更好地了解生产技术的组合,我们将如何满足日益增长的需求,以及新技术在实现实现我们未来(第六次碳预算)和净零承诺所需的生产水平方面所能发挥的作用。”

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