目前大量生产秦皇岛氢气及其衍生物,但作为能源载体,其用途可以忽略不计。但是,为了实现《巴黎协定》的目的,必须对现有的氢气工业生产进行脱碳。更重要的是,需要大量的超低碳氢及其衍生物作为能源载体,包括工业、航运、航空等领域的加热和储能。
秦皇岛氢气生产已经成为一个蓬勃发展的产业。然而,**蓬勃发展的并不是低碳制氢。现在生产的氢气主要用于化肥或原料,由煤或天然气生产,无碳捕集。相关排放量巨大:2020年约9亿吨二氧化碳,或高于当年法国和德国的二氧化碳排放总量。
**对作为工业原料的氢及其衍生物的需求约为每年9000万吨(2020年)。就能源而言,这相当于约12EJ或约2%的**能源需求。从这个角度来看,氢作为能源载体的需求要到20世纪40年代初才能达到这个水平。然而,非能源氢在能源转化中发挥作用,解决其排放问题将有助于扩大和加速碳捕获和碳减排技术。
目前,氢被用于炼油、化肥和工业过程。
炼油厂是氢的**消费者(2020年约3700万吨),使用氢来降低柴油的硫含量,并将重渣油升级为更高价值的石油产品。在目前**石油需求水平下,未来几年对氢气的需求将继续存在,然后随着石油需求的下降,从2030年左右开始下降。
氨——每年约有3300万吨氢气用于生产氨NH3,其中70%用作化肥生产的重要前体。因此,氨的需求与**农业产量日益增长有关,氨贸易在**范围内进行,**出口量约占产量的10%。这表明氨运输和**氨贸易将成为未来氢生态系统的重要推力。
甲醇-每年约有1300万吨氢气用于生产甲醇,甲醇用于生产化学甲醛的过程以及塑料和涂料的生产。
钢铁——在钢铁生产中,每年有近500万吨氢气被用来直接还原铁。目前,化石燃料以焦炭的形式在整个炼钢过程中作为还原剂,在炼钢和炼钢的各个热强阶段使用,都可以用低碳氢替代。
目前,生产的秦皇岛氢气几乎完全来自化石燃料(灰色、黑色和棕色的氢气,分别来自天然气和煤)。然而,由于碳价格上涨,尤其是在欧洲,所有行业都面临着越来越大的脱碳压力——尤其是石油和天然气行业。从一个角度看,在炼油、制氢等工业应用中,从灰氢/黑氢/粽子氢向蓝氢、绿氢过渡,可以**低碳氢的前期需求,有助于氢“生态系统”,即支撑氢作为能源载体的价值链,扩大规模。从另一个角度看,这些也是未来与能源用户争夺低碳氢的大型行业。
为了在未来几年实现增加绿氢和蓝氢产量的雄心,制造商需要更大的确定性才能对大规模投资和项目充满信心。这将需要雄心勃勃的政策和政府战略,在多个行业同时构建氢价值链,以及可再生能源发电的预期巨大增长。这种增长必须加快,以超过对可再生电力的需求,并创造低成本的清洁绿色氢生产,以增加对用于储能的氢的需求。
根据气候和净零排放目标,许多行业迫切需要通过重新配置其工厂、机器、模型和实践来替代碳密集型工艺,从而转向氢。氢气可以取代任何基于化石燃料的能源或这些行业的原材料需求。例如,长途卡车车队可以用氢燃料电池取代柴油;氢气可作为燃料用于水泥、铝、炼钢的加热过程;做氨的化工企业可以把灰氢/粽子氢原料换成蓝氢/绿氢。
现在秦皇岛氢气在一些行业的应用转化为氨和甲醇。氢作为能源载体的广泛使用也将依赖于氢衍生物和基于氢的合成燃料。这些能量载体比纯氢更适合应用。
航空和航运是使用低碳氢衍生物的两个**重要的行业。它们的共同特点是难以电气化,需要大量能源,这意味着电气化或纯氢不是它们目前所依赖的化石燃料的可行替代品。纯氢和电池的能量密度太低,无法广泛应用于这些行业。
航空——氢基合成燃料(合成煤油或类似燃料)可用于航空。预计纯氢将用于中程航班,但在2040年代之前不会大量使用。
航运-没有相关的电池电源选项可用于深海航运部门的脱碳。氨、氢和生物燃料等合成燃料是**现实的低碳替代品。这些燃料将广泛用于柴油和气体推进的混合**中,并将在2050年占近海燃料结构的42%多一点。
随着氢能领域科技的不断突破和破题应用,未来秦皇岛氢气的使用场景将会更加丰富和多样化,但市场化和规模化仍需要未来的道路来实现。