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未來(lái)十年必須在地下儲(chǔ)氫系統(tǒng)投資數(shù)百億美元

2024-01-30 09:45  來(lái)源:全球氫能網(wǎng)  瀏覽:  

一個(gè)新的行業(yè)組織“歐洲氫之心(H2eart for Europe)”在其發(fā)布的報(bào)告中警告說(shuō),建立足夠的地下儲(chǔ)氫系統(tǒng),為零碳電網(wǎng)提供長(zhǎng)期靈活性,將需要投入180億至360億歐元(195億至390億美元)。

該組織聲稱,氫是唯一的零碳選擇,可以替代化石燃料的峰值發(fā)電,以管理不同季節(jié)甚至每年的可變可再生能源。

H2eart指出:“電池儲(chǔ)能容量相對(duì)較小,充放電速度快,足以提供短期靈活性。但這些技術(shù)由于儲(chǔ)能容量有限,無(wú)法提供長(zhǎng)期靈活性”。

與此同時(shí),更大的系統(tǒng)預(yù)計(jì)將非常昂貴,或者對(duì)環(huán)境產(chǎn)生重大影響,比如上游的鋰礦開采。

抽水蓄能和生物質(zhì)發(fā)電廠可以在較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)提供可調(diào)度的電力,但被認(rèn)為是“技術(shù)上可行的選擇,但規(guī)模不夠大,而且對(duì)地理位置的要求很高”。

因此,雖然H2eart預(yù)測(cè)到2030年將需要209TWh的額外短期儲(chǔ)能(可由電池滿足),以及105TWh的每周或每月儲(chǔ)能,但它還預(yù)計(jì)將需要36TWh的長(zhǎng)期儲(chǔ)能(即氫氣)。

H2eart還引用了另一個(gè)游說(shuō)組織歐洲天然氣基礎(chǔ)設(shè)施(Gas Infrastructure Europe)尚未發(fā)表的一份報(bào)告的估計(jì),該報(bào)告指出,到2030年,地下儲(chǔ)氫設(shè)施將需要開發(fā)40-50TWh的運(yùn)營(yíng)容量。

然而,H2eart只跟蹤了到2030年將開發(fā)的9.1TWh的新儲(chǔ)氫裝置。雖然到2040年,純氫存儲(chǔ)項(xiàng)目的規(guī)模將上升到22.1TWh,但到2040年,“基于整個(gè)歐洲對(duì)[可再生能源]部署的吸收,以及對(duì)氫氣需求的增加和對(duì)各個(gè)行業(yè)基礎(chǔ)供應(yīng)的需求,存儲(chǔ)需求大幅增加”,盡管報(bào)告指出“目前尚不清楚這一差距究竟有多大”。

不同的地下儲(chǔ)氫設(shè)施成本差異很大

對(duì)于到2030年建造足夠的地下氫氣儲(chǔ)存,H2eart給出了極其廣泛的成本估算,部分原因在于不同儲(chǔ)存方式之間的成本差異,以及是重新利用現(xiàn)有資產(chǎn)還是新建。

鹽穴,或在自然形成的地下巖鹽層中建造的人工結(jié)構(gòu),有望提供最低的總儲(chǔ)存成本。

然而,該報(bào)告警告說(shuō),這些地區(qū)主要受地理位置的限制,主要集中在中歐北部國(guó)家,而開發(fā)的前期成本預(yù)計(jì)從樂(lè)觀的700歐元/MWh到更保守的1100歐元/MWh不等。

也有人提出利用現(xiàn)有巖洞,或利用在變質(zhì)巖或火成巖中挖掘的結(jié)構(gòu),但報(bào)告警告說(shuō),“它們的成本很高,只能專門用于缺乏替代儲(chǔ)能選擇的地區(qū)的峰值設(shè)施”。H2eart估計(jì),在樂(lè)觀的情況下,建造這些項(xiàng)目的成本將達(dá)到1000歐元/MWh,在保守的情況下,成本將升至1400歐元/MWh。

該報(bào)告還討論了枯竭的儲(chǔ)氣層和含水層,這兩者都是多孔的地下巖石結(jié)構(gòu),作為潛在的選擇,其資本支出遠(yuǎn)低于鹽穴和巖洞。

在樂(lè)觀的情況下,兩者的成本為350歐元/MWh,而在保守的情況下,枯竭的氣藏的成本為550歐元/MWh,含水層的成本為700歐元/MWh。

H2eart還指出,枯竭的氣藏通常比鹽穴提供更大的存儲(chǔ)空間,并且根據(jù)它是新開發(fā)的還是改造的天然氣存儲(chǔ)設(shè)施,建造時(shí)間可以縮短一到兩年。

然而,盡管報(bào)告聲稱“它們長(zhǎng)期儲(chǔ)存天然氣的歷史能力表明,它們有能力容納氫氣,與不斷變化的能源需求保持一致”,但報(bào)告也承認(rèn),在這一領(lǐng)域還需要做更多的研究。

阿伯丁大學(xué)最近的一項(xiàng)研究探索了在枯竭的Cousland氣田儲(chǔ)氫的可行性,得出的結(jié)論是,這個(gè)單獨(dú)的儲(chǔ)氫庫(kù)“是一個(gè)糟糕的地點(diǎn),無(wú)法達(dá)到安全的地下氫氣儲(chǔ)存標(biāo)準(zhǔn)”。

其首席研究員John Underhill也在一份新聞稿中警告稱,英國(guó)氣田中天然存在的氫氣缺乏“引發(fā)了一個(gè)問(wèn)題,即氫氣是否曾經(jīng)存在并泄漏,至關(guān)重要的是,如果注入地下,氫氣是否會(huì)留在地下”。

H2eart在其報(bào)告中還警告說(shuō),氫氣和天然氣在壓縮方面具有不同的特性。

報(bào)告指出:“由于密度低,氫的流動(dòng)速度更快,并表現(xiàn)出負(fù)焦耳-湯姆遜效應(yīng),即在膨脹過(guò)程中升溫,在壓縮過(guò)程中降溫。這與天然氣相反,天然氣和空氣一樣,壓縮時(shí)升溫,膨脹時(shí)降溫。”

報(bào)告補(bǔ)充說(shuō),這“對(duì)高壓下的存儲(chǔ)系統(tǒng)和壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)有影響”,而現(xiàn)有設(shè)施的改造將需要在許可過(guò)程中考慮到相關(guān)安全概念。

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