海洋能源網(wǎng)獲悉，美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)的研究人員發(fā)現(xiàn)，使用海上風(fēng)力渦輪機(jī)產(chǎn)生的電力來(lái)分解水以生產(chǎn)清潔氫氣可能具有經(jīng)濟(jì)意義，特別是在美國(guó)大西洋沿岸和墨西哥灣。該研究結(jié)果發(fā)表在《物理學(xué)雜志：會(huì)議系列》上的文章“美國(guó)大規(guī)模部署海上風(fēng)能氫系統(tǒng)的潛力”中。
NREL表示，以接近美國(guó)能源部(DOE)低成本清潔氫氣目標(biāo)的成本生產(chǎn)氫氣的能力在很大程度上取決于所使用的技術(shù)和生產(chǎn)地點(diǎn)，預(yù)計(jì)的政策激勵(lì)措施也可能發(fā)揮作用。
研究人員表示：“氫氣可以使用電解槽生產(chǎn)，該電解槽將水(由兩個(gè)氫原子和一個(gè)氧原子組成)分解成其組成部分。由可再生能源供電的電解槽產(chǎn)生所謂的清潔氫氣。通過(guò)其 Hydrogen Shot 計(jì)劃，美國(guó)能源部正在領(lǐng)導(dǎo)到 2031 年將清潔氫的成本降低到每公斤 1 美元的努力。與傳統(tǒng)的碳密集型制氫方法相比，實(shí)現(xiàn)每公斤 2 美元可能使其在某些應(yīng)用中具有成本競(jìng)爭(zhēng)力。”
NREL的研究工程師和新論文的主要作者聲稱凱特琳·布魯尼克：“海上風(fēng)電和清潔氫氣生產(chǎn)都是快速發(fā)展的技術(shù)，當(dāng)它們結(jié)合起來(lái)時(shí)，有可能產(chǎn)生和儲(chǔ)存大量可再生能源，并使難以電氣化的行業(yè)脫碳。對(duì)系統(tǒng)和工廠級(jí)設(shè)計(jì)和優(yōu)化的持續(xù)投資和研究可以促進(jìn)這些系統(tǒng)的進(jìn)一步技術(shù)進(jìn)步和成本降低。”
文章描述了使用案例研究模擬來(lái)分析 2025 年、2030 年和 2035 年海上風(fēng)能制氫的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。
研究人員評(píng)估了兩種依賴海上風(fēng)電電解的方案，并確定了風(fēng)能氫混合設(shè)施的四個(gè)代表性沿海地區(qū)。根據(jù)所研究地點(diǎn)的水深，他們考慮了渦輪機(jī)是漂浮還是固定在海底。研究表明，到2030年，包括政策激勵(lì)措施和固定底部海上風(fēng)電與陸上電解在內(nèi)的因素相結(jié)合，可能會(huì)以低于每公斤2美元的價(jià)格生產(chǎn)氫氣。根據(jù)NREL的說(shuō)法，該分析不提供政策指導(dǎo)，而是使用在擬議的稅收抵免法規(guī)發(fā)布之前做出的初步假設(shè)來(lái)代表政策。
NRL透露，在第一種情況下，海上風(fēng)電廠產(chǎn)生的電力通過(guò)高壓電纜傳輸?shù)疥懮险军c(diǎn)。在那里，電解槽從淡水中產(chǎn)生氫氣。這代表了將海上風(fēng)電與陸上電解相結(jié)合的傳統(tǒng)方法。
在第二種情況下，氫氣從海上風(fēng)電廠的淡化海水中分離出來(lái)，需要更多的海洋基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)容納額外的設(shè)備。然后，氫氣通過(guò)管道輸送到岸上進(jìn)行儲(chǔ)存。據(jù)研究人員稱，這種情況的技術(shù)可行性尚不明確。
Brunik說(shuō)：“將電解槽移動(dòng)到海上平臺(tái)進(jìn)行大宗能源生產(chǎn)是一個(gè)新的挑戰(zhàn)。為了充分利用海上風(fēng)電場(chǎng)產(chǎn)生的電力來(lái)制氫，需要大量的電解槽，以及用于水處理、儲(chǔ)氫和運(yùn)輸?shù)妮o助設(shè)備。
除了這些系統(tǒng)的技術(shù)設(shè)計(jì)外，研究人員還考慮了海上風(fēng)能制氫系統(tǒng)的最佳位置。他們研究了墨西哥灣和紐約灣較淺的地點(diǎn)，那里的渦輪機(jī)可以固定在海底，擁有豐富的風(fēng)力資源，并且靠近美國(guó)能源部的至少一個(gè)區(qū)域清潔氫中心，該中心將連接氫生產(chǎn)商和消費(fèi)者。他們還檢查了加利福尼亞北部海岸和緬因?yàn)乘蚋畹牡攸c(diǎn)，那里的渦輪機(jī)必須安裝在浮動(dòng)平臺(tái)上。NREL指出，氫氣將儲(chǔ)存在陸上地下管道，巖石洞穴或鹽穴中。
該分析預(yù)測(cè)，由于風(fēng)力發(fā)電量較高，包括整個(gè)風(fēng)力系統(tǒng)、輸電和氫氣系統(tǒng)在內(nèi)的氫氣平準(zhǔn)化成本(LCOH)在紐約灣可能是最低的。
NREL總結(jié)道：“選擇儲(chǔ)存氫氣的位置會(huì)顯著影響成本，使用洞穴計(jì)算出的LCOH降低了20%至30%。預(yù)計(jì)的政策激勵(lì)措施也是進(jìn)一步降低成本的一個(gè)因素。這項(xiàng)研究顯示了海上風(fēng)電制氫的大規(guī)模部署的有希望的指標(biāo)，并且隨著該領(lǐng)域不斷開(kāi)發(fā)新的更好的技術(shù)，這將是一個(gè)持續(xù)關(guān)注的領(lǐng)域。
值得注意的是，美國(guó)能源部的風(fēng)能技術(shù)辦公室和氫能和燃料電池技術(shù)辦公室資助了這項(xiàng)研究。
