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  • 未來氫氣產量將不足以 完成全球氣候目標

    時間:2022-08-15 10:19 來源:石油與裝備 作者:周頡 / 譯
    在DNV的一份新報告中,預計從2030年到2050年,全球氫氣產量將增加一個數量級。但這仍不足以實現凈零目標。
     
    DNV的一份新報告打破了人們對氫作為主要能源的未來的樂觀態度。這家總部位于挪威的保險和風險管理公司在其首次獨立的氫氣預測報告中預測,到2030年,清潔燃燒的氫氣可能占全球能源結構的0.5%,到2050年將上升到5%。
     
    這一數量級的增長將標志著一種新產業的崛起——氫能源的使用。DNV表示,要達到基于《巴黎協定》的凈零排放目標,氫氣必須在全球能源結構中至少占13%的份額,但這一比例也遠遠低于該公司的要求。
     
    DNV英國和愛爾蘭地區主管哈里·瓦馬德萬說:“我們的報告顯示,氫的使用有所增加,但速度并不快。”他補充稱,氫所面臨的挑戰并非其他可再生能源項目所固有的,這些項目只是為了滿足市場對更多電力的需求。“氫氣的獨特之處在于,要同時創造供應和需求,這就是為什么它有點復雜。”瓦馬德萬說。
     
    DNV的報告指出,提高產量的幾個瓶頸包括缺乏高效的基礎設施和規?;a的手段。但DNV提出的更大的挑戰是,缺乏被認為是創建一個強勁的氫市場所必需的政府政策。
     
    正如報告所述,“需要更強有力的政策來超越目前的預測,形式是更強有力的指令,需求方面的措施給予生產者信心,以及碳價格。”
     
    7萬億美元的努力
     
    DNV公司估計,在未來30年里,要實現這一目標需要花費7萬億美元,這凸顯了氫氣占全球總量5%的重要性。這個數字包括:6.8萬億美元用于氫生產系統,1800億美元用于氫氣管道,5300億美元用于建造氨終端。
     
    由于不同地區在不同的時間線上專注于不同的技術優先級,這一支出將相當不穩定??偟膩碚f,根據DNV的規劃,氫產量增長的關鍵地區是歐洲、北美、中國和東南亞。
     
    到本世紀中葉,歐洲最有可能以高達11%的氫氣取代其目前能源需求的最大份額。緊隨其后的是東南亞發達經濟體(8%)、北美(7%)和中國(6%)。
     
    但就總產量而言,預計到2050年,中國將以1248吉瓦的電解槽產能領跑全球,約占全球總產量的40%。與此相比,DNV預計2050年在北美和歐洲的產能分別為3.05 GW和5.74 GW。
     
    DNV還指出,雖然全球市場可能會開花結果,但氫氣生產商仍將非常依賴于本地化消費。部分原因是,用管道輸送氫氣超過2000公里(約1200英里)變得不經濟。
     
    西方世界的國內能源政治最近也呈現出一種新的基調,這可能有助于某些國家接受它們在價值數萬億美元的氫能源領域中所占的份額。
     
    瓦瑪德萬說:“由于烏克蘭的危機和相關制裁,現在人們認識到,能源安全和能源獨立具有競爭優勢。”
     
    因此,他補充稱,就像最近的情況一樣,“由于全球天然氣和石油價格低得令人難以置信”,本地和地區的氫資源現在更有可能成為世界上最大的能源消費國更優先考慮的問題。
     
    創造市場所需的政策
     
    上述數字都取決于各種形式的政府行動,而且這些政策有一定的持久力。DNV還認為,這些措施對于工業和能源企業在建設制氫基礎設施和供應鏈方面承擔更大的財務風險至關重要。
     
    在這些重大舉措中,最重要的是為碳排放設定的價格。
     
    按照DNV的設想,世界上最大的幾個經濟體將設定碳排放的最低價格,到2030年將不低于每公噸20美元,最高可達95美元。到2050年,價格將達到每公噸70至135美元。預計歐洲將設定這些區間的上限。
     
    瓦瑪德萬將碳定價行動描述為“加速當前氫氣擴張計劃的重要杠桿”。然而,他承認,對世界上大部分地區來說,接受碳價格的挑戰仍然是“何時以及多少的問題”。
     
    建設新的可再生能源項目也需要作出重大承諾,因為全球氫市場將需要專門的風能和太陽能項目,這些項目不會與消費者的電力需求直接競爭。DNV表示,這一盈余相當于3100吉瓦,是目前太陽能和風能裝機容量的兩倍多。
     
    此外,政府必須幫助資助旨在建立國內消費的項目。“這些都是市場可以做出反應的信號,”瓦瑪德萬說。同時他還指出,作為一個例子,英國政府推動使用氫氣為該國許多家庭供暖。
     
    如今,英國大約80%的集中供暖都是由天然氣提供的,但以氫氣為核心的試點項目正在進行中。
     
    作為英國政府資助的“HyStreet”項目的一部分,DNV公司參與了測試家庭內氫的安全使用。DNV還參與了荷蘭的一個類似項目,并參與了其他幾個氫能源研究。
     
    通往5%的途徑
     
    目前對氫的需求約為9000萬噸/年,相當于世界能源供應的2%左右。然而,只有不到5%的能源直接用于發電、為家庭供暖或作為交通燃料。
     
    相反,氫主要用于煉油廠的脫硫和重質原油升級,并作為合成氨廠生產化肥的原料。
     
    DNV認為,在這十年的剩余時間里,氫氣的發展不會遠遠超出這些既定的使用案例。在依賴政府補貼的小眾應用之外,它的成本仍然太高。
     
    到2030年,DNV的情況開始發生變化,預計通過太陽能和海上風能或綠色氫氣生產的價格將大幅下降。這在一定程度上要歸功于未來幾年的“成本學習”和電解槽技術成本的降低,DNV預計到2050年電解槽技術成本將下降50%。
     
    目前在北美和歐洲,這些綠色氫能源的總成本約為6美元/千瓦。在未來十年的某個時候,太陽能和風能的廣泛使用可能會導致綠色氫的全球平均價格約為2.5美元/公斤,這將與目前甲烷衍生的藍色氫和電網供應的氫生產的成本接近。
     
    在21世紀30年代,住宅和工業用的供暖將引領新需求的增長。這反映了消費者最容易獲得的成果,因為它涉及到在現有管道中將氫氣與天然氣混合。
     
    DNV將21世紀40年代稱為“需求多樣化的十年”,并預測不斷上升的碳稅和凈零排放要求將意味著氫燃料將開始更多地接觸到難以脫碳的交通運輸行業。
     
    換句話說,更高的石油和天然氣消費成本將打開與氫氣競爭的大門。
     
    雖然乘用車不太可能使用太多的氫,但長途卡車預計將大幅增加燃料電池的使用。
     
    中國有望成為這方面的領導者。DNV指出,在中國最近成立的200億美元氫能基金中,有一半將用于建立新的氫能運輸項目。
    根據DNV的數據,海運目前消耗了約7%的全球石油供應,這使其成為氫置換的另一個主要目標。這將通過將氫氣從氣態轉化為液態的氨來實現,而液態的氨更容易儲存,也更便宜。
     
    DNV預計,從2030年到2050年,海運氨的供應量將增加20倍。作為一種海洋燃料,氫衍生氨將從本世紀30年代中期的幾乎為零增長到本世紀中期市場份額的95%。
     
    藍色氫的作用
     
    那么,這對希望成為氫能源轉型的主要參與者的油氣行業來說意味著什么呢?
     
    此外,DNV表示,油氣公司或擁有兼容服務和技能的員工將會有一些跨界工作。曾在多個油氣項目工作了30年的瓦瑪德萬表示,上游行業“習慣于降低大型項目的風險,對天然氣有一定的了解。”
     
    但DNV也警告稱,油氣行業最具協同效應的氫產品將面臨來自太陽能和風能系統的日益激烈的競爭。
     
    蒸汽改造過程與碳捕獲與存儲(CCS)相結合產生的藍色氫目前正面臨著天然氣價格高企的挑戰。
     
    盡管價格在未來幾年有望回落,但DNV認為,“CCS仍是一項發展中的技術,對長期儲存地點、未來成本的不確定性以及規模經濟的邊際效益的擔憂限制了部署的速度。”
     
    DNV預測,到2050年,藍色氫將占全球能源生產供應的四分之一多一點,而超過70%的藍色氫將來自并網電解以及專用的風能和太陽能電解項目。
     
    DNV預計,到2050年,藍色氫氣的最大作用是用于氨和甲醇的生產。除了目前在煉油廠的使用外,這些藍色氫衍生物還將用于制造船用燃料、汽油混合燃料和航空燃料。
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