綠色氫如何能變得足夠便宜？要看這些關(guān)鍵因素

　　悉尼新南威爾士大學(xué)的工程師們通過(guò)數(shù)字處理綠色制氫成本的數(shù)據(jù)顯示，澳大利亞處在綠色氫革命的突出位置，氫可以利用太陽(yáng)能資源創(chuàng)造出巨大的出口潛力。

　　研究人員確定了降低綠色氫成本的關(guān)鍵因素，從而使其與使用化石燃料制氫等其他方法相比具有競(jìng)爭(zhēng)力。

　　發(fā)表在《Cell Reports Physical Science》上的一篇論文中，作者展示了不同的因素是如何影響太陽(yáng)能系統(tǒng)電解生產(chǎn)綠色氫的成本，在不使用來(lái)自電網(wǎng)的額外電力的情況下。

　　不使用主要由化石燃料供電的電網(wǎng)電力，這種方法產(chǎn)生的氫氣幾乎為零排放。不需要電網(wǎng)也意味著這樣一個(gè)系統(tǒng)可以部署在偏遠(yuǎn)的地方，可以維持長(zhǎng)達(dá)數(shù)年的日照時(shí)間。

　　研究人員檢查了一系列可能影響綠色氫最終價(jià)格的參數(shù)，包括電解槽和太陽(yáng)能光伏(PV)系統(tǒng)的成本、電解槽效率、可用的陽(yáng)光和安裝的大小。

　　在不同方案中，不同參數(shù)隨機(jī)賦值于數(shù)千次計(jì)算中，研究人員發(fā)現(xiàn)綠色氫的成本在每公斤2.89美元到4.67美元之間(4.04澳元到6.53澳元)。研究人員說(shuō)，還有可能比這個(gè)價(jià)格更低，達(dá)到每公斤2.50美元(3.50澳元)，到那時(shí)，綠色氫就可以與化石燃料生產(chǎn)競(jìng)爭(zhēng)了。

　　為什么會(huì)有一系列的價(jià)格？

　　論文的合著者Nathan Chang是新南威爾士大學(xué)光伏可再生能源工程學(xué)院的博士后研究員，他說(shuō)，在試圖估算開(kāi)發(fā)技術(shù)的成本時(shí)，一個(gè)常見(jiàn)的問(wèn)題是，計(jì)算是基于只適用于特定情況的假設(shè)。這使得結(jié)果對(duì)其他地方的相關(guān)性降低，也沒(méi)有考慮到技術(shù)性能和成本隨著時(shí)間的推移而變化。

　　“但在這里，我們得到的不是一個(gè)單一的計(jì)算數(shù)字，而是一系列可能的數(shù)字，”他說(shuō)。

　　“每個(gè)特定的答案都是許多可能的輸入?yún)?shù)組合。”

　　“例如，我們有澳大利亞光伏系統(tǒng)成本的最新數(shù)據(jù)，但我們知道在一些國(guó)家，他們需要為其系統(tǒng)支付更多的錢(qián)。我們還看到光伏設(shè)備的成本每年都在下降。所以我們?cè)谀Ｐ椭屑尤肓顺杀局档母叩蛠?lái)觀察氫氣成本的變化。”

　　“在我們的算法中輸入所有這些不同的值，并得到一系列氫的價(jià)格后，我們說(shuō)，‘好吧，在某些情況下，我們接近每公斤2美元(2.80澳元)的價(jià)格。是什么讓這些數(shù)字變得如此之低？”

　　研究報(bào)告的合著者、ARC全球氫經(jīng)濟(jì)培訓(xùn)中心和新南威爾士大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院的拉赫曼•戴彥博士說(shuō)，當(dāng)他們研究每公斤氫成本接近2美元的案例時(shí)，某些參數(shù)特別引人注目。

　　“電解槽的資金成本和效率仍然決定了可再生氫的可行性，”他說(shuō)。

　　“我們可以進(jìn)一步降低成本的一個(gè)關(guān)鍵方法是在電解槽中使用廉價(jià)的過(guò)渡金屬基催化劑。它們不僅更便宜，而且在目前的商業(yè)應(yīng)用中，它們的性能甚至超過(guò)了常規(guī)的貴金屬催化劑。”

　　“這樣的研究將為從事催化劑開(kāi)發(fā)的研究人員提供靈感和目標(biāo)。”

　　所有這些都加起來(lái)了

　　系統(tǒng)和成本模擬模型本身是由本科生喬納森·耶茨(Jonathon Yates)建立的，他通過(guò)新南威爾士大學(xué)的Taste of Research獎(jiǎng)學(xué)金項(xiàng)目獲得了參與該項(xiàng)目的機(jī)會(huì)。

　　他說(shuō)：“我們使用了真實(shí)的天氣數(shù)據(jù)，計(jì)算出了每個(gè)位置的最佳光伏系統(tǒng)的大小。”

　　“我們知道，每個(gè)安裝這種系統(tǒng)的地方都是不同的——需要不同的尺寸，需要使用不同成本的組件。再加上氣候變化，一些地區(qū)的潛在成本會(huì)比其他地區(qū)低，這可能意味著出口機(jī)會(huì)。”

　　他以日本為例，日本的太陽(yáng)能資源并不豐富，而且太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的規(guī)?？赡鼙容^有限。

　　耶茨表示：“因此，與陽(yáng)光充足、地域廣闊的澳大利亞內(nèi)陸地區(qū)相比，成本可能存在顯著差異。”

　　展望未來(lái)

　　研究人員說(shuō)，可以想象在未來(lái)幾十年里，大規(guī)模的氫能工廠會(huì)比化石燃料工廠更便宜，這并不牽強(qiáng)。

　　Chang博士說(shuō)：“由于光伏(PV)成本的降低，它正在改變太陽(yáng)能制氫的經(jīng)濟(jì)效益。”

　　“在過(guò)去，太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的遠(yuǎn)程電解系統(tǒng)被認(rèn)為太過(guò)昂貴。但這種差距每年都在縮小，在一些地方，很快就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)交叉點(diǎn)。”

　　戴彥博士說(shuō)：“電解槽技術(shù)的效率改進(jìn)、降低成本，以及利用規(guī)模經(jīng)濟(jì)降低成本，有利于這種綠色技術(shù)與化石燃料制氫的競(jìng)爭(zhēng)。”

　　耶茨先生說(shuō)，綠色氫將比化石燃料制氫更經(jīng)濟(jì)，這只是時(shí)間問(wèn)題。

　　“當(dāng)我們根據(jù)其他研究人員對(duì)電解槽和PV成本的預(yù)測(cè)重新計(jì)算氫的成本時(shí)，到2030年綠色氫的成本可能會(huì)降至每公斤2.2美元(3.08美元)，與化石燃料生產(chǎn)的氫的成本持平或更低。”

　　“當(dāng)這一切發(fā)生時(shí)，擁有豐富太陽(yáng)能資源的澳大利亞將處于充分利用這一資源的有利位置。”

　　如何制造綠色氫呢？只需添加水，電解制氫是一種很有前途的清潔能源。

　　簡(jiǎn)單地說(shuō)，水(兩個(gè)氫原子和一個(gè)氧原子)被泵入一個(gè)電解槽，這個(gè)電解槽利用電將有價(jià)值的氫氣(H2)分離出來(lái)，留下良性廢物氧氣(O2)。

　　然而，如果電解槽是由化石燃料提供的電力驅(qū)動(dòng)的，那么在生產(chǎn)過(guò)程中仍然會(huì)產(chǎn)生溫室氣體排放。

　　一個(gè)更清潔的替代方案是使用本地可再生能源(如太陽(yáng)能光伏裝置或風(fēng)力渦輪機(jī))產(chǎn)生的電力來(lái)驅(qū)動(dòng)電解槽。在這種情況下，氫的產(chǎn)生幾乎為零排放，可以真正被稱(chēng)為“綠色氫”。

　?。ㄔ膩?lái)自：新南威爾士大學(xué)中國(guó)新能源網(wǎng)綜合）