氫可以從開發(fā)清潔能源技術(shù)的積極經(jīng)驗中受益
本世紀(jì)初以來，一些清潔能源技術(shù)已成為主要的新興產(chǎn)業(yè)。雖然太陽能光伏和風(fēng)力渦輪機的部署最初得到了政府直接支持系統(tǒng)和政策的支持，但目前每年對它們的投資為1240億美元，主要來自私人資本(IEA, 2019)。目前，電動汽車正沿著類似的道路，從政府支持的研究和試點項目轉(zhuǎn)向一個自給自足的行業(yè)。這一經(jīng)驗使今天的投資者更加相信，各國政府有意愿和能力幫助開發(fā)氫能源。氫能源是一種潛在的清潔能源技術(shù)，目前主要依靠政府資助的項目，其方式和規(guī)模也類似。
全球大約有11200輛氫動力汽車已經(jīng)上路，駕駛員可以從市場上的幾款汽車中進行選擇。由于氫在倉庫使用上的特殊優(yōu)勢，目前使用的氫叉車超過2萬輛。2015年，當(dāng)國際能源署發(fā)布其氫燃料電池技術(shù)路線圖時，第一輛商用氫動力FCEV剛剛推出，僅有80個加油站(IEA, 2015)。目前有381個加氫站在運行(AFC TCP, 2018)。目前，日本已安裝了約27.5萬套天然氣燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)，據(jù)報道，燃料電池的成本約為2015年水平的三分之一(相當(dāng)于2005年水平的十分之一)。燃料電池的耐用性可達(dá)1萬小時，據(jù)報道，穩(wěn)定的燃料電池可運行8萬小時。
近年來，用于能源和氣候目的的氫生產(chǎn)項目激增。自2000年以來，全球大約有230個項目投入運行，將電能轉(zhuǎn)化為氫氣，用于一系列能源和氣候應(yīng)用(圖4)。2017年和2018年投入使用的水電解槽的資本成本約為每年2000萬至3000萬美元，與之相關(guān)的儲罐、加氫基礎(chǔ)設(shè)施、管道和其他設(shè)備的投資推動了項目總投資的進一步增加。在這些項目中，堿性和質(zhì)子交換膜C -D電解槽都是常用的：最近的項目傾向于使用 -，這可能反映出許多項目都是為低成熟技術(shù)測試環(huán)境，這些技術(shù)具有很高的降低成本的潛力。固體氧化物電解槽有望提高效率，也正開始進入這一市場。到目前為止，這些已安裝項目的電解槽尺寸都不超過10兆瓦(MWe)(模塊為2-4 MWe)，而且通常要小得多。 然而，一個20MWe的項目目前正在建設(shè)中，幾個項目建議超過100MWe的里程碑。一些項目已經(jīng)證明氫進一步轉(zhuǎn)化為合成甲烷、甲醇、氨和其他氫基燃料和原料。
自2000年以來，已有M家工廠開始從以化石燃料為基礎(chǔ)的氫生產(chǎn)中收集二氧化碳，用于工業(yè)用途，不過預(yù)計接下來的此類項目幾年內(nèi)不會啟動。在此期間，渦輪機也被開發(fā)成100%燃燒氫用CCUS進行煤氣化生產(chǎn)。
這些項目大多在北美，但也有法國、日本和阿布扎比的例子。雖然有些企業(yè)將捕獲的二氧化碳用于工業(yè)用途，但大多數(shù)企業(yè)將其儲存在地下，要么通過提高采收率，要么通過專門的地質(zhì)儲存。
雖然大多數(shù)這些項目得到了包括研究預(yù)算在內(nèi)的直接公共支持，但它們涉及公共和私營部門的合作伙伴，這些伙伴已證明這些技術(shù)是有效的，并對如何管理項目風(fēng)險和合同方面的考慮有了更多的了解。今天，許多利益攸關(guān)方都認(rèn)為，燃料電池、水電解槽、氫燃料加注和氫渦輪機等技術(shù)目前主要是在等待大規(guī)模的需求和標(biāo)準(zhǔn)化，而不是進一步的技術(shù)發(fā)展。
燃料電池的成本，特別是，預(yù)計將大大受益于大規(guī)模生產(chǎn)。
盡管支持氫投資持續(xù)增長的因素比以往任何時期都要強大得多，也更協(xié)調(diào)一致，但仍需要應(yīng)對重大挑戰(zhàn)。克服這些挑戰(zhàn)將是啟動有利于其他清潔能源技術(shù)的氫的良性循環(huán)的關(guān)鍵：
(a)政策支持和監(jiān)管改革刺激低風(fēng)險應(yīng)用領(lǐng)域的先行者;
(b)良好的業(yè)績記錄吸引私人資金，使政策能夠從直接支助轉(zhuǎn)向以市場為基礎(chǔ)的獎勵;
(c)對部署的高而廣泛的期望打開了公共和私人對長期基礎(chǔ)設(shè)施和制造業(yè)的投資;
(d)創(chuàng)造一個數(shù)十億美元的市場，通過競爭和創(chuàng)新來刺激降低成本;
(e)客戶、投資者和供應(yīng)商相互依賴技術(shù)，提供長期穩(wěn)定。
世界各地的決策者和企業(yè)目前正在與廣泛的利益攸關(guān)方合作，以應(yīng)對挑戰(zhàn)，并降低目前通過上述前兩項措施進展緩慢的風(fēng)險。這些挑戰(zhàn)可以分為三類。
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