能源转型中的绿色低碳氢能

绿色低碳氢的含义是什么，以及为什么它在向可持续增长模式转型的道路上发挥着核心作用。让我们来探索一下它的应用

现在人们对氢的潜力很感兴趣，但它的使用似乎在历史时刻特别受到青睐。加速转型的政治、制度和工业意愿 更可持续的经济 关注资源的使用和消耗、对环境和人类的影响。

氢是一种载体，而不是能源. 。这意味着它不存在于自然界中，除非与水等其他元素有关，但必须由其他能源产生。为了更好地了解它如何在我们社会的脱碳中发挥真正的战略作用，我们需要了解氢的生产方式及其用途。

• 氢气是如何产生的
• 欧盟为何关注氢能
• 绿色氢，生长的三个阶段
• 氢气的应用
• 运输和积累
• 绿氢的成本是多少
• 如何刺激氢需求
• 可再生氢的来源保证
• Pnrr 中的绿色氢

氢气是如何产生的

氢气可以是 以多种方式产生 每个都对应不同的排放份额。下面是一个有用的词汇：

• 用电产生氢气 或者 低碳 （电氢或低碳氢）：在这种情况下 通过电解从水中获得氢气 使用电力，目前主要由化石燃料生产。这个过程发生在非常高的温度下，我们谈论的是数百度，因此能量消耗非常高。低碳氢还可通过沼气重整获得，即通过高热值碳氢化合物的转化获得一氧化碳和氢气的气态混合物。最后通过生化转化生物质。
• 如果能源是由我们所说的可再生能源产生的 可再生氢或绿色氢 （可再生氢或清洁氢）。在后一种情况下，温室气体排放接近于零。
• 从废物中产生的氢气（循环氢）: ：循环氢是低碳氢的形式之一，由废物管理和处置部门与化学工业协同产生。通过废物转化化学品技术，即对不可回收废物进行部分氧化的过程，可以获得合成气，也称为循环气体。后者可用作生产氢气的基础，被定义为“循环”，因为它是通过对由此回收的消费后材料进行化学转化而获得的，同时避免将其丢弃在垃圾填埋场或通过焚烧。
• 从化石来源产生的氢 （化石氢）：表示通过天然气重整或煤气化从化石燃料生产氢气。这是氢的两种发射最强的形式，通常分别称为灰氢和黑氢。
• 通过碳捕获从化石中产生氢气 或者 低碳 （带有碳捕获的化石氢或蓝氢）：如果将上述过程与捕获高达 90% 碳的系统相结合，就会获得一种比灰氢排放更少的氢，但不如绿氢那么有益。市场上已有电蓝色制氢技术。它们的架构与传统蒸汽重整的架构类似，但添加了电力来为蒸汽甲烷重整和二氧化碳捕获系统的吸热反应提供动力。
• 源自氢的合成燃料 （氢衍生合成燃料）：这些是从氢中提取的合成燃料，例如用于航空的合成煤油、用于汽车的合成柴油，或者用于化学和化肥的各种分子。

按照惯例，这些术语被使用 绿色、蓝色和灰色氢 分别表示产生的氢气 可再生能源, ，通过碳捕获和 化石燃料.

欧盟为何关注氢能

该运营商被认为是 欧盟委员会 可持续经济重启的支柱 新冠肺炎. 。不仅如此，它还被认为是能源转型道路上遵守2015年签署的承诺的关键因素。巴黎协定 到2050年实现气候中和，即碳排放与吸收之间的平衡。在 2020 年全球可再生能源展望, 伊雷娜 据估计，要实现《巴黎协定》设定的目标，地球上消耗的能源的 8% 必须由氢气生产。

 

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欧洲执行官发起了 欧洲氢战略. 。他在文件中写道“现在是采取行动的时候了”，并阐明了我们为什么需要氢气。首先，它揭示了它的本质 使用的多功能性: ：作为原材料、燃料或储存能量。然后他解释了它们 应用潜力: ：从运输到通过工业流程使用分散能源生产，例如钢铁或化学领域的高能耗，即所谓的“难以减少”。

该航空公司目前覆盖欧洲能源结构的一小部分，该结构主要由化石燃料、天然气和煤炭生产。根据该报告中包含的估计欧洲氢能路线图 2019 年，制定者 燃料电池和氢能合资企业 (Fch Ju), ，公私伙伴关系，支持该领域的研究和开发活动 燃料电池 到 2050 年，在能耗达到 665 太瓦时 (TWh) 的雄心勃勃的设想中，该载体的增长可以在欧洲创造 100 万个直接和间接就业机会。总体而言，预计绿氢投资高达180-4700亿欧元，蓝氢投资高达3-180亿欧元。能够满足未来三十年 24%​​ 的能源需求。

随着计划 瑞能欧盟, 欧盟委员会2022年3月8日宣布，欧洲进一步加快绿色氢的生产和消费，以实现能源独立 俄罗斯天然气. 。事实上，它已经制定了到 2030 年欧洲生产 1000 万吨可再生氢的目标，并从非欧洲国家进口另外 1000 万吨，并另外拨款 2 亿欧元用于该载体的研究。

绿色氢，生长的三个阶段

为了在能源转型道路上发挥真正的战略作用，其生产必须通过可再生能源进行。因此，真正的目标是增加绿色氢的产量。为此，欧洲执行官建议，有必要制定 大型项目, ，适用范围广，从而降低生产成本，使其更 方便的。

为了建立一个充满活力的生态系统，委员会建议分三个阶段进行增长：

1. 第一阶段：安装 6 GW 电解槽 经过 2024 并生产高达 100万吨 绿色氢；
2. 第二阶段：安装 40 GW 电解槽 经过 2030 并生产高达 1000万吨；
3. 第三阶段：得益于大型项目的发展，绿氢应达到 成熟期2030年至2050年, ，同时随着可再生能源的大量生产。

氢气的应用

加快氢能技术研究和应用 氢谷, ，这个名字让人想起著名的硅谷。这些地理上划定的区域将在世界各地出现，用于实施和测试专用于运输电力、住宅和工业供暖以及电网平衡的基础设施。作为欧洲项目的一部分 Ipcei Hy2Use, 意大利公司 NextChem 获得了 1.94 亿欧元的不可偿还捐款，用于开发废物制氢工厂。在初始阶段，预计每年生产 1,500 吨氢气和 5.5 万吨乙醇。氢气产量将根据需求的变化而增长，每年可达2万吨。该项目构成了罗马的氢谷，它将成为第一个工业规模的技术孵化器，用于发展国家氢气生产、运输、积累和使用供应链。与灰氢相比，循环氢具有具有竞争力的成本，这可能会鼓励其更广泛的采用。

短期内，可再生低碳氢将能够在以下领域轻松应用： 炼油厂, ，在生产工厂 氨 和 肥料. 。其中包括 Madoqua 项目，NextChem 已获得该项目的 Pre-Feed 工程服务，该项目涉及绿色氨的生产及其向北欧的运输。此外，它还可以应用在 能源密集型产业, ，例如钢铁或化学产品， 海运和重型运输, ，在橡胶或铁上，有助于减少排放。

对于他们来说 氢燃料电池 我们将不得不等待，但“地平线欧洲”资助计划以及燃料电池和氢能联合项目都旨在加速欧洲的技术领先地位。

运输和积累

氢存储可以是物理的（在加压钢瓶中）或化学的，即将氢结合成液体和更容易运输的稳定化合物。氢气可以运输 纯的或混合的, ， 合身 气体或液体, ，沿着天然气网络或停靠在液化天然气接收站的卡车或船舶。应该指出的是，混合会降低氢气的价值，还会改变所消耗的天然气的质量。如果在为最终用户设计基础设施和应用程序时接受不同的标准，那么就有可能导致市场分裂。另一方面，这是目前最方便的解决方案：涉及天然气基础设施的改造，以便能够长距离分配、储存和供应大量氢气。

载体可存储以满足高峰需求并保证 安全供应 的能量。以及给予 灵活性 到网络并支持所谓的 扇区交配, ，即电力和天然气网络之间的整合。只有在分析了生产类型、需求和运输成本之后，并考虑到目前正在进行的法规审查，才有可能设计氢气通道的基础设施。 跨欧洲能源网络 (十-E).

绿氢的成本是多少

为了得到更广泛的应用，绿氢必须变得更加 方便的. 。今天不是：它的价格在每公斤 2.5 至 5.5 欧元之间，而蓝色的每公斤 2 欧元，灰色的每公斤 1.5 欧元。报告中报告了这些值 氢的未来 国际能源署 (IEA) 的电力成本为每兆瓦时 (MWh) 35 至 87 欧元。反映持续性的数字 原材料价格波动 由于影响地缘政治和能源形势的持续变化所带来的强烈不确定性气候，氢气的产量猛增。

无论如何，有一点是坚定的：如果电力生产增加，可再生氢的价格将会下降 电解槽 并访问 低成本可再生能源. 。社区目标是到 2030 年达到每公斤 1.8 欧元。能够校准 投资 因此，私营实体的发展将成为优先事项。同样数量的世界著名公司的 190 名首席执行官也致力于实现这一目标。国际氢理事会 以及加入该组织的众多机构、行业、民间社会的代表欧洲清洁氢联盟 （清洁氢联盟）与战略同一天启动，以实现其目标。

如今，欧盟约有 280 家公司（其中 60% 是中小企业）正在从事电解槽的生产和供应，并且正在筹建超过 1 吉瓦 (GW) 的电解槽。目前欧洲总产能每年不足 1 吉瓦。欧洲工业界的愿望是实现 到 2030 年电解槽容量达 40 GW 欧洲和欧盟出口地区的数量相同。举一个实际的例子，1MW电解24小时内可产生400公斤绿色氢气，1公斤氢气可让汽车行驶100公里。

对欧洲高管的内部研究， 欧洲的制氢：成本和主要收益概述, ，解释说到 2030 年电解槽的建设将必须吸收 24至420亿欧元之间. 。这些项目必须与 80-120 吉瓦的风能和太阳能光伏产能相连接，另外还需要 220-3400 亿欧元。 110亿 它们将用于对具有碳捕获和储存系统的工厂进行改造（这是适应的技术术语）。其他的 650亿 它们将用于承运人的运输、分配和储存。与目前约 100 个现有加油站相比，安装 400 个新加油站可能需要以下资源： 850 和 10 亿欧元。

如何刺激氢需求

欧盟委员会希望可再生和低碳氢供应的增加与可再生和低碳氢供应的增加相匹配。 要求. 。根据《关键原材料行动计划》，这将需要原材料的广泛供应（原材料行动计划）希望减少欧洲对第三国的依赖并实现供应多元化。并要求实施新的循环经济行动计划（循环经济行动计划），刺激尊重环境和人类健康的更加循环的经济模式。

因此，它们将是必要的 支持政策. 。高管正在考虑各种选择，包括引入 最低配额 可再生氢（包括低碳）或其衍生物在特定领域的应用。或者采用一个阈值或一个 通用标准 碳排放以促进低影响或零影响氢的生产。

一个支持性的政治框架将为 欧洲可再生能源指令 并在排污权交易系统, ，联盟的排放交易体系。向这些添加了 2030年气候目标计划, ，与工业化前水平相比，温室气体排放量减少 55% 的计划，以及 产业政策, 、产业战略情节。准备好支持它的金融工具将是 下一代欧盟.

总体而言，这种复杂的监管结构旨在考虑生产氢气的类型，为各个成员国的技术成熟度提供差异化​​的支持。不忘保证 市场的互操作性 纯氢，可能需要有关纯度或污染物阈值的跨境操作规则或通用质量标准。

可再生氢的来源保证

2020年6月，欧盟启动了一项计划 认证 和 氢气来源保证 用可再生能源生产。这'公告 欧洲能源专员 卡德里·西姆森, 在去年2月12日举行的“中东欧氢能大会”数字活动期间，确认了迄今为止做出的承诺。部分措施预计将于 6 月实施 适合 55 岁, ，欧洲旨在到 2030 年将温室气体排放量减少 55% 的一揽子计划，其中包括 欧洲绿色协议.

Pnrr 中的氢

几乎所有成员国都将氢纳入其国家计划中 国家能源和气候计划 (Pniec), ，他们据此制定能源效率目标， 可再生资源 和减少二氧化碳排放。从这个意义上说，在平台上分享想法是有用的 海网 由欧洲执行委员会能源总局制定。

在 国家恢复和复原力计划 (Pnrr) 氢被视为帮助难以减少的行业脱碳的关键要素，这些行业的特点是能源强度高且没有可扩展的电气化选项。其中包括氨和甲醇等基础化学品行业，以及炼油、钢铁和玻璃行业。具体来说，氢属于 任务2, ，第2部分M2C2——可再生能源、氢能、网络和可持续交通，政府已为其分配了总计594.6亿欧元的资金。具体来说，最高资源旨在促进氢能在各领域的使用 难以减弱 （20亿欧元），用于生产氢气 废弃工业区 （5亿）以及氢的实验 铁路运输 （3亿）。

氢能研发预计投资 1.6 亿美元，其中 1.1 亿美元于 2022 年夏季由生态转型部分配给 运筹学计划（波尔）. 。该计划由 ENEA 制定，该计划有权与 CNR 和 RSE 合作获得大部分资金（7500 万），并将重点关注该航空公司的整个价值链：生产、储存、分配和最终使用，将分配不同数量的资源。到2025年，与可再生能源制氢和电网发电相关的研究活动的预期成果将转移到意大利工业界，以推动该国的绿色转型。

对于 14 个国家来说，氢是替代基础设施的解决方案。26人签署政治文件 氢能倡议, ，早在 2018 年 9 月在奥地利林茨举行的能源部长非正式会议期间。

从 2021 年到 2027 年，他们可以受益于欧洲区域发展基金 和 凝聚基金, ，刺激技术转让、公私伙伴关系和试点项目，以开发可再生能源和低碳氢领域的创新解决方案。

总之，氢将提供 很好的机会 恢复欧盟的健康并结成联盟以实现能源供应多元化和安全。可能的合作伙伴包括 澳大利亚、加拿大、挪威、韩国 而且，最重要的是， 北非 由于其地理位置接近以及在可再生技术发展方面的丰富潜力。不要忘记在 日本 或在 美国, ， 例如。由于氢是一个新兴市场，委员会将开发欧元氢交易系统，从而有助于巩固欧元在可持续能源交易中的作用。