天然氣向氫氣過渡對(duì)歐洲能源系統(tǒng)產(chǎn)生重大影響

近日，奧地利能源RAG公司首席執(zhí)行官告訴《氫經(jīng)濟(jì)學(xué)家》，與天然氣相比，氫氣每立方米的能量含量較低，這將對(duì)歐洲能源系統(tǒng)產(chǎn)生重大影響。奧地利儲(chǔ)氣運(yùn)營商RAG的目標(biāo)是在2030—2035年儲(chǔ)存10TWh的氫氣，預(yù)計(jì)到2050年將從天然氣轉(zhuǎn)變?yōu)橐詺錇橹鞯哪茉垂┙o方式。但據(jù)首席執(zhí)行官M(fèi)arkus Mitteregger稱，將地下儲(chǔ)氣設(shè)施轉(zhuǎn)換為儲(chǔ)存氫氣而不是天然氣，將導(dǎo)致這些儲(chǔ)氣庫儲(chǔ)存的實(shí)際能量下降三分之二。

一立方米的天然氣大約是10千瓦時(shí)，而同樣的一立方米的氫氣只有3千瓦時(shí)。因此，你失去了三分之二的能量。他說：“這意味著，即使你增加存儲(chǔ)容積，能量也會(huì)減少。”他預(yù)計(jì)，在2030年代，RAG將必須保留其現(xiàn)有的天然氣儲(chǔ)存能力，以維持天然氣發(fā)電廠的持續(xù)需求，同時(shí)還將開發(fā)至少2—3個(gè)新的儲(chǔ)氣罐來儲(chǔ)存氫氣。

“到2050年，我們或許只有氫氣可用，所以我們必須適應(yīng)。我們必須根據(jù)新的可持續(xù)的發(fā)展的需求進(jìn)行調(diào)整，”Mitteregger說。

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更多的儲(chǔ)罐，更少的能源

RAG運(yùn)營著11個(gè)多孔儲(chǔ)能設(shè)施，總?cè)萘繛?3億立方米，盡管轉(zhuǎn)換每個(gè)設(shè)施的時(shí)間表將“視情況而定”，這取決于儲(chǔ)罐的特點(diǎn)，但也取決于過剩的電力供應(yīng)“和大規(guī)模進(jìn)口氫氣的時(shí)間”，Mitteregger告訴《氫經(jīng)濟(jì)學(xué)家》。

他補(bǔ)充說，現(xiàn)在討論RAG的大型設(shè)施（如29億立方米的Haidach基地）的轉(zhuǎn)換成本 “為時(shí)過早”。RAG最近在Rubensdorf的12億立方米試點(diǎn)項(xiàng)目的開發(fā)成本為2000萬歐元，其中400—500萬歐元花在電解槽上，500萬歐元花在通往場外設(shè)施的8公里管線上。

“到2050年，我們可以擁有100億立方米的儲(chǔ)存能力，但能源儲(chǔ)量只有之前的三分之一”，RAG的Mitteregger說。

在對(duì)RAG—Uniper合資公司存儲(chǔ)設(shè)施7fields的現(xiàn)場訪問中，德國Uniper能源存儲(chǔ)公司的總經(jīng)理Doug Waters也表示，設(shè)備更新的確切時(shí)間表還不確定。他說：“氫氣需求能多快取代甲烷需求？”

由于7fields由連接到一個(gè)設(shè)施的七個(gè)儲(chǔ)氣罐組成，Waters指出，“我們可以隨著時(shí)間的推移進(jìn)行更新，所以我們不需要一次完成整個(gè)設(shè)施的更新”。他預(yù)計(jì)，由于距離較近，7fields和附近的Haidach基地將“不僅在為奧地利，而且在為德國南部，特別是巴伐利亞化工行業(yè)提供氫氣方面發(fā)揮關(guān)鍵作用”。

Uniper公司正在巴伐利亞州建立自己的儲(chǔ)氫試點(diǎn)，即Hystorage，計(jì)劃在今年夏天進(jìn)行首次加注。同樣，它計(jì)劃在今年年底開始在威廉港附近的Krummhorn的鹽穴儲(chǔ)存試點(diǎn)項(xiàng)目中注入氫氣，并在春季進(jìn)行提取試驗(yàn)。

Waters指出，許可機(jī)構(gòu)還必須調(diào)整規(guī)則和條例，如圍繞爆炸區(qū)的規(guī)則和條例，以適應(yīng)氫氣儲(chǔ)存。他說：“所有這些事情，我們都必須重新開始。”

但是，即使對(duì)現(xiàn)有設(shè)施進(jìn)行改造，我們?nèi)匀幻媾R“現(xiàn)有儲(chǔ)罐容量不足”的問題，Mitteregger說，雖然該公司已經(jīng)改造了50％的水庫，但“并非所有水庫都適合儲(chǔ)存氫氣”。他說：“到2050年，我們可能有100億立方米的儲(chǔ)存能力，但只存儲(chǔ)了三分之一的能量。”他補(bǔ)充說，這可能意味著，即使在最好的情況下增加儲(chǔ)罐，RAG的儲(chǔ)存能量可能會(huì)從現(xiàn)在的72TWh縮減到本世紀(jì)中期的30TWh。

這可能會(huì)對(duì)中歐在保持強(qiáng)大的能源安全的同時(shí)擺脫化石燃料的過渡計(jì)劃產(chǎn)生重大影響。

他說：“德國提出了明確的計(jì)劃，在未來七年內(nèi)關(guān)閉所有的燃煤電廠，且已經(jīng)關(guān)閉了3GW的核電，這將被燃?xì)怆姀S所取代。”德國估計(jì)需要70GW的發(fā)電能力來穩(wěn)定目前電網(wǎng)的波動(dòng)。他補(bǔ)充說，隨著德國越來越多地實(shí)現(xiàn)供暖和交通電氣化，可能需要140GW的天然氣供給能力。

鑒于歐洲有500GW的天然氣供給能力，轉(zhuǎn)換為氫氣將使其縮減到170GW”整個(gè)歐洲氣體運(yùn)輸車隊(duì)將需要滿足德國的需求”，Mitteregger繼續(xù)說道。

供應(yīng)的安全性

“我們所說的是，歐洲的風(fēng)能和太陽能生產(chǎn)必須轉(zhuǎn)變?yōu)樾枨篁?qū)動(dòng)的電力、熱能和工業(yè)供應(yīng)。區(qū)分生產(chǎn)和供應(yīng)是很重要的，”Mitteregger說。

目前的工業(yè)用戶根據(jù)需求在現(xiàn)場用氣體生產(chǎn)氫氣，綠色轉(zhuǎn)型取決于風(fēng)能和太陽能的可用性，有必要進(jìn)行儲(chǔ)存氫氣以保持穩(wěn)定的流量。同樣，雖然從多條路線進(jìn)口可能會(huì)實(shí)現(xiàn)持續(xù)供應(yīng)，但儲(chǔ)存能避免進(jìn)口受阻的風(fēng)險(xiǎn)。

“去年，每個(gè)人都認(rèn)識(shí)到如果歐洲的能源供應(yīng)安全出現(xiàn)問題意味著什么。存儲(chǔ)的重要性得到了真正的承認(rèn)和認(rèn)可。同樣的情況也將適用于氫氣，”Mitteregger補(bǔ)充道。

然而，儲(chǔ)罐并不是儲(chǔ)存能源或氫氣的唯一方式，Mitteregger預(yù)計(jì)將有更廣泛的系統(tǒng)變化來處理能源供應(yīng)和需求之間的不匹配。這包括儲(chǔ)存氫氣載體和衍生品，如氨，以及通過能源效率措施減少需求。

他說：“價(jià)格信號(hào)也是一種能量的儲(chǔ)存，”他指出，去年對(duì)冬季高價(jià)格的預(yù)測導(dǎo)致了消費(fèi)的自愿減少。”

在德國，與四年平均水平相比，冬季工業(yè)部門用能減少了23個(gè)百分點(diǎn)，私人家庭和企業(yè)用能減少了21個(gè)百分點(diǎn)，盡管該國的能源監(jiān)管機(jī)構(gòu)認(rèn)為這主要是由于與前幾年相比，10月和11月的溫度大幅上升。

儲(chǔ)存氫氣與CCS

德國和奧地利沒有把CCS作為電力和工業(yè)去碳化的途徑。然而，德國政府預(yù)計(jì)將在今年夏天公布的碳管理戰(zhàn)略中審查其立場。

“對(duì)其他氣體也有考慮。氫氣是一種，另一種可能是儲(chǔ)存在儲(chǔ)罐中的二氧化碳，”RAG首席財(cái)務(wù)官M(fèi)ichael Laengle說。氫氣和二氧化碳可能會(huì)爭奪地下儲(chǔ)存空間。

Laengle補(bǔ)充說：“通過結(jié)合氫氣和二氧化碳，人們可以創(chuàng)造化學(xué)品、合成氣體或合成燃料，視情況而定。”這是一個(gè)碳循環(huán)經(jīng)濟(jì)的中心，也是二氧化碳中和的重要方式，我們認(rèn)為這可能在未來的工業(yè)領(lǐng)域具有很大的潛力。

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