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    歐盟拋出氫能路線圖,明確氫能才是方向,發展電動汽車難道錯了?

    2019-03-11   

    中國電源產業網

    導語:歐洲正在向脫碳能源系統過渡,歐盟28個成員國簽署并批準了《締約方會議(COP21)巴黎協定》,以"使全球變暖遠低于工業前水平2攝氏度,并努力將氣溫上升進一步限制在1.5攝氏度范圍內。"

    歐洲正在向脫碳能源系統過渡,歐盟28個成員國簽署并批準了《締約方會議(COP21)巴黎協定》,以"使全球變暖遠低于工業前水平2攝氏度,并努力將氣溫上升進一步限制在1.5攝氏度范圍內。"

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    這一決定于能源的轉變將從根本上改變歐盟在生產、分配、儲存和消費能源上的方式。在實施上需要利用無碳發電,提高能源效率,以及運輸、建筑和工業上的深度脫碳。因此利益相關方必須采取一切可行的措施,在2050年之前,將與能源有關的二氧化碳排放量限制在每年7.7億噸(Mt)以下。

    政府間氣候變化專門委員會(IPCC)最近的報告中也強調了從根本上降低排放的緊迫性:地球控制不超過1.5攝氏度的全球變暖,碳排放必須到2030年下降45%(與2010年相比),到2050年降至"零凈值"。否則,將導致更極端的氣候變化、海平面上升和生物多樣性嚴重損失等重大氣候影響。

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    因此,該路線圖提出了在歐盟實現能源轉換需要大規模氫的相關信息及工作。根據歐盟地區的專業機構判斷,如果沒有氫能利用的規劃,歐盟將無法實現其脫碳目標。氫燃料為這種轉變提供了一個多用途、清潔和靈活的能量載體。雖然氫不是唯一的脫碳杠桿,但它是一套其他技術中必不可少的杠桿。

    它使可再生能源的大規模整合成為可能,因為它使能源參與者將能源轉換和儲存為可再生氣體。它可用于跨部門和區域的能源分配,并作為可再生能源的緩沖區。它為電力、交通、建筑和工業部門提供了一種脫碳方法,否則相關機構和企業將很難實現脫碳。

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    路線圖首先明確了氫是運輸、工業和建筑中選定部分的規模脫碳的最佳(或唯一)選擇。

    一方面看,連接歐洲工業并為歐盟家庭提供超過40%的供熱和15%的歐盟發電的天然氣電網脫碳需要氫氣。沼氣,雖然也是一個重要的杠桿,但卻無法實現所需要的規模。用熱泵供電可以代替天然氣為新建筑供暖,但需要對舊建筑進行昂貴甚至不可能的改造,而舊建筑占建筑物二氧化碳排放量的90%。通過實現完全的直接電氣化還將導致電力需求在重大季節性失衡,進而需要大規模的儲能機制。

    氫不受這些缺點的影響,可以作為熱泵的補充。生產商可以在不需要進行重大升級的情況下,通過將氫氣混合到現有的電網中來分配一些氫氣,也可以進一步發展。最終,能源供應商可以將電網轉換為純氫?;蛘?,天然氣可以用氫氣和二氧化碳生產的合成天然氣(SNG)代替。所有基于氣體的加熱系統都可以通過使用燃料電池的熱電聯供(CHP)技術來提高能源效率。

    在運輸過程中,氫是卡車、公共汽車、輪船、火車、大型汽車和商用車最有前景的脫碳選擇,尤其是,目前電池電動汽車上顯現出來的能量密度低(因此較低的范圍)、初始成本高和電池充電性能效率低等缺點無法消除。與電池和內燃機相比,燃料電池需要更少的原材料既可以完成足夠多的動力。由于運輸部門約占歐盟二氧化碳排放總量的三分之一,因此其脫碳是實現能源轉型的關鍵因素。

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    此外,加氫基礎設施有著顯著的優勢:與快速充電相比,加氫基礎設施只需要城市和公路沿線約十分之一的空間。同樣,供應商可以靈活地提供氫氣,而大規??焖俪潆姷幕A設施將需要大量的電網升級。最后,一旦實現了小規模的推廣,氫氣將為運營商提供了一個有吸引力的商業案例。在航空業,氫和基于氫的合成燃料是直接脫碳的唯一選擇。

    工業可以燃燒氫以產生高品位的熱量,并將燃料在多個生產環節作為原料,直接或與二氧化碳一起作為合成燃料/電燃料。在煉鋼中,例如,氫可以作為還原劑,取代煤基高爐。在煉油廠用作氨生產和加氫處理的原料時,未來可采用低碳源生產。與二氧化碳一起,氫也可以取代碳氫化合物,如天然氣,在化學過程中,如生產烯烴和碳氫化合物溶劑(BTX),這將成為氫原料用途的重要組成部分。

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    第二,氫將在向可再生能源過渡過程中發揮系統性作用,通過提供一種機制來靈活地跨部門、跨時間和跨地點轉移能源。歐盟的能源轉型幾乎需要完全脫碳發電,這意味著需要將可再生能源整合到電網中。氫是"部門耦合"的唯一規?;夹g,允許將發電轉換為可用形式,存儲它,并將其輸送到終端使用部門以滿足各類需求。電解槽可以將可再生電力轉化為一種具有所有靈活性但不排放任何天然氣碳的氣體。

    由于電力滿足了更高的能源需求,而不斷增加的能源來自可再生能源,短期和長期的供需失衡將加劇,這就需要增加全年的平衡和季節性的能量儲存。雖然電池和供給側的措施可以提供短期的存儲靈活性,但氫是唯一的規模技術,可用于長期儲能。它可以利用現有的電網、鹽穴和枯竭的氣田,以較低的成本長期儲存能源。

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    氫提供了低成本可再生能源地區與需求中心地區之間的聯系,例如,將歐洲北部地熱和風能資源豐富的地區連接到主要大陸,或作為從北非進口可再生能源的手段。氫可以通過管道、船只或卡車遠距離輸送能量,無論是氣態的、液化的還是以其他形式儲存的,其成本遠低于輸電線路。

    第三,向氫的轉變符合客戶的偏好和便利性。這也是最為關鍵的,因為不符合客戶偏好的低碳替代品可能面臨采用困難。在運輸過程中,氫提供與內燃機車輛相同的范圍和加油速度。能源公司可以利用現有的管道將氫氣或合成甲烷通過電力輸送到天然氣發電廠,雖然后來改用100%氫氣需要升級設備和管道,但它仍然使建筑物內現有的供熱基礎設施完好無損。

    路線圖描述了歐盟為實現2度目標而部署氫的偉大構想。

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    氫可以提供高達總能源需求的24%,到2050年,歐盟約達2250太瓦的能源

    根據統計數據,到2050年歐洲有產生約2250太瓦時(twh)氫氣的潛力,約占歐盟總能源需求的四分之一。這一數字將為大約4200萬輛大型汽車、170萬輛卡車、大約25萬輛公共汽車和5500多輛火車提供燃料。

    它的供熱量將超過相當于5200萬戶(約465太瓦時),并提供高達10%的建筑用電需求。在工業上,大約160太瓦時的氫將產生高品位的熱量,另外140太瓦時的氫將以直接還原鐵(DRI)的形式取代煉鋼過程中的煤。在2050年,120太瓦小時的氫加上從生物質中捕獲的碳,也將為40噸化學品生產合成原料。

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    實現這一愿景將使歐盟走上到2050年減少約5.6億噸二氧化碳排放量的道路,這相當于實現2度方案所需減排量的一半。

    在運輸方面,到2030年,燃料電池電動汽車(FCEV)的銷量將占到1/22,輕型商用車(LCV)的銷量將占到1/12,從而形成了370萬輛燃料電池乘用車和50萬輛燃料電池LCV的車隊。此外,到2030年,大約45000輛燃料電池卡車和公共汽車將上路。到2030年,燃料電池列車也可以替代大約570輛柴油列車。

    【來源】哲梓博士

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