最新研究:管道和LOHC將主導氫氣分配網絡


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根據Rethink Energy的最新研究,未來的氫貿易將由管道和液態有機氫載體(LOHC)所主導。隨著氫燃料行業走出嬰兒期,專注于原始生產成本,將氫從供應轉移到需求的創新方法將在決定客戶的最終價格方面發揮更大作用。
從資源豐富的國家進口氫氣每公斤將增加0.5美元至1.86美元成本,具體取決于運輸距離和運輸方式。由于配送占到消費者最終氫氣成本的近三分之二,這些配送機制將主導整個氫氣市場的競爭。
Rethink Energy預測,到2050年,利用可再生能源為電解技術提供動力,每年將生產7.35億噸綠色氫氣。從航空到鋼鐵制造,利用氫來脫碳新產業將是經濟從化石燃料向利用自己的風能、太陽能和水力資源轉變的核心。
長期以來定義全球能源地圖的貿易路線將不得不重新繪制。能源——包括氫和電——將需要新的基礎設施,專注于低成本的存儲、分配和運輸。
在全球范圍內,到2030年,氫氣生產的平均成本將降至每公斤1.5美元。雖然全球生產成本將大幅趨同(目前為每公斤3至7美元),但像澳大利亞這樣擁有豐富風能和太陽能資源的國家,其成本將降至每公斤1.2美元。相反,像德國這樣資源受限的國家很可能會看到生產成本保持在每公斤2.60美元以上,直到這個十年結束。
兩國之間每公斤1.40美元的差距,為德國等國進口氫氣而不是在國內生產氫氣開啟了巨大的博弈空間。
正如已經投入使用的有限的氫氣工業所表明的,在5000公里的距離之內,管道很可能是最具成本效益的輸送方式。自20世紀30年代以來,正如美國2500公里長的氫氣管道所證明的那樣,短長度和低壓管道一直由商業生產商擁有,將現場氫氣生產與它們所服務的工業設施連接起來。
隨著氫能經濟的出現,以及氫能樞紐和峽谷聚集了可再生能源的工業活動,這些壽命長、運營成本低的管道將繼續具有成本效益。通過壓縮以更高的密度和體積輸送氫氣,1000公里的管道輸送成本僅為每公斤0.54美元。
如果現有的天然氣管道能夠安全地用于未來的氫氣管網,而不是從零開始建設,那么這種氫管道的經濟性將得到顯著提升。由于現代天然氣基礎設施需要對硬件(閥門、壓縮機等)進行簡單的改造,這種方法可能會增加高達45%的資本需求。
但隨著距離越來越遠,管道的巨大資金成本和缺乏靈活性都在限制著它。一旦超過7000公里,船上運輸氫氣的能力就會變得更加劃算——在這一范圍內,每公斤氫氣的成本將增加約1.45美元。
氫氣作為氣體運輸效率非常低。儲罐約16萬立方米的船舶,只能攜帶約13噸氫氣;如果船只的往返時間超過一個月,效率就會非常低。
但是,如果氫可以以液體——在極低的溫度下,作為氨的組成部分(NH3),或作為其他液態有機氫載體(LOHC)——以同樣的儲存容量可攜帶多達19000噸。這些技術與以卡車為基礎的配送方式類似,也在運輸路線和配送數量方面提供了貿易的靈活性。
這些方法的成本將取決于氫在各自載體上“打包”和“拆包”的效率。
液氫在“拆包”過程中只需進行很少的處理,在這方面有明顯的優勢。然而,保持零下250攝氏度的溫度會是一個巨大的工程挑戰;隨著距離的增加,液氫的損失(散溢)也會增加,從而降低競爭力。