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BNEF氫氣儲存的經濟性研究報告

來源: 2019-09-02

對于歐洲和美國擁有地下鹽穴的地區,儲氫成本可能會低廉。但是,像日本這樣地質條件欠佳的國家,就要付出更高的代價。無論采用何種技術,儲氫比儲存天然氣的難度更大,成本更高。

儲氫需求

未來氫能經濟將需要豐富的儲氫規模,以確保供需平衡。如果氫氣的制取是來自天然氣或煤炭(搭配CCS技術)等穩定來源,則儲氫規模至少要達到年需求量的十分之一。但如果氫氣是由不同類型的可再生能源制取,則儲氫規模需達到年需求量的20%。

儲氫成本

有些國家更具儲氫優勢。歐洲,北美,中東,俄羅斯和澳大利亞在地質條件上有優勢,鹽巖沉積范圍大、厚度大,利于建造鹽穴儲氣庫,因此儲氫成本相對較低。其他大規模的儲氫技術成本要更高。

由于氫氣的物理特性,儲氫成本無論如何都比儲存天然氣要高。當儲存同等能量的氫氣和天然氣時,氫氣需要的體積是天然氣的三到四倍,而液化氫氣所需的能量則更大。

主流儲氫技術

儲氫技術的部署可能呈階段性。在短期內,商業儲氫方式主要通過鹽穴和高壓儲氫罐,因為這兩者成本低、成熟度高。

高壓儲氫罐會廣泛普及,儲罐也會變得更輕更堅固,并且儲氫量也會不斷提高。高壓儲氫仍是小規模、短期儲氫的首選技術,因其具有價格低廉、不受地域限制、易于運輸、可快速加注和排空的特點。

如果條件允許,鹽穴最適合大規模儲氫。全球儲存石油天然氣和其他物質的鹽穴成千上萬,其中有六個鹽穴用于儲氫。

但是,許多國家地質條件不達標,因此無法通過鹽穴儲氫。在沒有鹽穴的地方,礦坑儲氫和枯竭開采井儲氫是大型儲氫解決方案的第二選擇,但兩者較為復雜、技術成熟度低。除非氫能需求大幅增長,否則不太可能崛起。

如果無法通過地質存儲,以氨儲氫是成本最低的選擇。如果制取的氫氣直接投入使用,例如用于燃氣輪機、船舶或固體氧化物燃料電池等,則成本幾乎可以減半。

但是,這一技術還需多年的測試才能投入實際使用,且氨具有毒性,其應用僅限于遠離公眾的大型項目。

有機液體儲氫(LOHC)成本較高,在大型儲氫技術中前景最為黯淡。除非作為長途供應鏈的一部分,否則有機液體儲氫不太可能被用于固定式儲氫。

有機液體儲氫主要用于氫氣的海上運輸,而氫氣的海上運輸也可以通過液氫和以氨儲氫實現,后兩者還有成本優勢。

金屬氫化物儲氫也是很有吸引力的選擇,但還需要一段時間才能商業化。即使投入商業化運營,其應用范圍僅限于小規模、特定的領域,如用于叉車和采礦卡車。

未來成本下降趨勢

以上提及的技術如能擴大規模,成本都可能下降。大規模應用可以形成規模效應,讓技術更成熟,效率更高。

作為目前最成熟的存氫技術,高壓儲氫罐成本可能會下降11%;以氨儲氫的成本可能降低38%;鹽穴儲氫成本可以減半;如果舊隧道、礦井也能用于儲氫,則巖洞儲氫成本降幅可達67%;液氫的潛力最大,成本降幅可達79%。

一組數據

0.23美元/千克

氫氣在鹽穴中30天儲存周期的成本

0.71美元/千克

氫氣在巖洞中30天儲存周期的成本

3.8

壓縮狀態下,儲存相同能量的氫氣與天然氣,前者與后者的體積比

 

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