【原】2050年全球氫能源市場(chǎng)規(guī)模高達(dá)2.3萬億歐元，河鋼將建年產(chǎn)60萬噸首座氫能煉鋼廠！

流程工業(yè) 2020-12-09

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德國再次重視氫能源技術(shù)——設(shè)備制造商、投資商、加氫站運(yùn)營商以及技術(shù)專家們的目光再次投向了氫能，甚至德國聯(lián)邦政府也在開始推行氫能源戰(zhàn)略，德國目前在國際氫能源技術(shù)中位于前列，業(yè)內(nèi)專家估計(jì)到2050年全球市場(chǎng)氫能源市場(chǎng)規(guī)模可能高達(dá)2.3萬億歐元。

從交通運(yùn)輸?shù)教计胶猓簹淠茉醇夹g(shù)在德國有著美好的未來

本文刊登于PROCESS《流程工業(yè)》2020年第11期

《氫能源技術(shù)前景廣闊》

文/ Dominik Stephan

本文作者系德文版 PROCESS 編輯。

德國境內(nèi)目前有84個(gè)加氫站，這個(gè)數(shù)據(jù)比歐洲所有國家的總和還多121%，即使像挪威這樣具有巨大水力資源的國家也僅僅排在第二位。德國注重氫能并不僅僅是因?yàn)槁?lián)邦政府的氫能源戰(zhàn)略，而且在氫能技術(shù)的研發(fā)方面，德國也走在了歐洲的前列。據(jù)Block Builders的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，德國目前一共申請(qǐng)了17238項(xiàng)氫能技術(shù)專利，僅次于日本和美國。

氫能源技術(shù)變革德國正將自己置于全球最具發(fā)展?jié)摿Φ氖袌?chǎng)中。有關(guān)研究表明到2050年時(shí)氫能源技術(shù)的全球市場(chǎng)規(guī)模將會(huì)高達(dá)2.3萬億歐元。

由于氫燃料電池技術(shù)的復(fù)興將極大有可能改變汽車行業(yè)，氫能源技術(shù)將替代蓄電池驅(qū)動(dòng)技術(shù)在載重車、火車等公共交通工具中。2018年時(shí)，全球共計(jì)使用了74000塊氫燃料電池，總?cè)萘扛哌_(dá)800MW。相關(guān)研究指出到2050年時(shí)全球?qū)⒂腥种钠嚺溆脷淙剂想姵仳?qū)動(dòng)裝置。

“尤其是在難以脫碳的技術(shù)領(lǐng)域以及能源存儲(chǔ)技術(shù)領(lǐng)域中，氫和Power-to-X技術(shù)有著極為重要的作用?！薄狹atthias Zelinger先生，德國VDMA協(xié)會(huì)

化工行業(yè)在氫能方面有著豐富的經(jīng)驗(yàn)，通過蒸汽重整或者氯電解會(huì)產(chǎn)生大量的氫氣副產(chǎn)品，目前準(zhǔn)備依托其大型化工生產(chǎn)基地強(qiáng)力進(jìn)軍氫能源技術(shù)領(lǐng)域。雖然目前絕大部分的氫氣源于天然氣，但這種情況將會(huì)改變?；ば袠I(yè)準(zhǔn)備通過利用更加經(jīng)濟(jì)的電解設(shè)備制氫為跨領(lǐng)域的能源產(chǎn)品生產(chǎn)和存儲(chǔ)技術(shù)領(lǐng)域增磚添瓦。歐盟希望到2030年時(shí)歐洲氫能源生產(chǎn)設(shè)備的產(chǎn)能至少達(dá)到40GW，能生產(chǎn)1000萬t綠色氫能。

氫氣需求量預(yù)測(cè)（單位：TWh）

即將到來的繁榮市場(chǎng)：據(jù)估計(jì)到2050年時(shí)，全球?qū)涞男枨罅靠赡軙?huì)增加近10倍，超過21000TWh

蓬勃發(fā)展的氫能源德國機(jī)械設(shè)備制造協(xié)會(huì)VDMA也呼吁德國政府加快推行氫能源戰(zhàn)略，德國機(jī)械設(shè)備制造協(xié)會(huì)目前每年可以提供1GW的電解能力，到2025年電解能力將會(huì)達(dá)到5GW，能夠有力地促進(jìn)德國國內(nèi)的Power-to-X電力多源轉(zhuǎn)換技術(shù)的發(fā)展，也有利于從國外進(jìn)口天然氣。

世界各國氫燃料電池專利

德國申請(qǐng)的項(xiàng)氫能技術(shù)專利數(shù)量在歐洲排名第一，在國際上僅次于日本和美國

氫能源在德國的能源轉(zhuǎn)型過程中有著至關(guān)重要的作用，任何一種Power-to-X電力多源轉(zhuǎn)換技術(shù)都與氫氣有關(guān)。“尤其是在難以脫碳的技術(shù)領(lǐng)域和能源存儲(chǔ)技術(shù)領(lǐng)域中，氫和Power-to-X技術(shù)在生產(chǎn)過程中有著極為重要的作用?！盫DMA協(xié)會(huì)的氣候和能源政策發(fā)言人Matthias Zelinger先生解釋說道。并且氫能技術(shù)也進(jìn)入了股票交易所，而且氫能源技術(shù)領(lǐng)域企業(yè)表現(xiàn)優(yōu)異，例如ITM Power公司的股票在過去五年里增長了958%；自2017年上市以來，Nel ASA 公司的股票上漲了470%。

通過對(duì)搜索引擎的搜索數(shù)據(jù)分析得知，在過去的兩年時(shí)間里“氫能源”詞條的搜索量增加了1850%。“氫能源技術(shù)會(huì)在未來發(fā)揮著舉足輕重的作用，尤其是使用這種綠色能源有利于氣候保護(hù)。德國也再次起到了先鋒模范作用，這一技術(shù)也為投資者提供了更多的機(jī)遇。”Block Builder公司的分析師Raphael Lulay先生說。

60萬噸！河鋼將建首座氫能煉鋼廠

近日，卡斯特蘭薩—特諾恩與河鋼集團(tuán)正式簽訂合同，將建設(shè)高科技的氫能源開發(fā)和利用工程，其中包括一座年產(chǎn)60萬噸的ENERGIRON直接還原廠。據(jù)悉，這將是全球首座使用富氫氣體的直接還原鐵工業(yè)化生產(chǎn)廠。該工藝組合應(yīng)用了特諾恩相對(duì)先進(jìn)的、比較具競爭力的、相當(dāng)環(huán)保和非?？煽康募夹g(shù)，同時(shí)包括相對(duì)先進(jìn)的設(shè)備和冶金行為預(yù)測(cè)的數(shù)字化模型。

鋼鐵行業(yè)是二氧化碳排放量最高的行業(yè)之一，占全球二氧化碳排放量的7%，同時(shí)中國鋼鐵產(chǎn)業(yè)的二氧化碳排放占全球鋼鐵行業(yè)碳排放量的60%以上，節(jié)能減排任重道遠(yuǎn)。

現(xiàn)有的直接還原流程氫增幅工藝是以天然氣為原料，氫含量只能達(dá)到55%-60%，為了提高工藝效能，還需要加入焦?fàn)t煤氣或者純氫。

圖1：傳統(tǒng)直接還原流程氫增幅工藝流程圖

而河鋼集團(tuán)的直接還原廠將使用含氫量約70%的補(bǔ)充氣源，使每噸直接還原鐵僅產(chǎn)生250公斤二氧化碳的指標(biāo)，成為全球最綠色的直接還原廠。另一方面，產(chǎn)生的二氧化碳還可以進(jìn)行選擇性回收，并在下游工藝再利用。因此，每噸產(chǎn)品產(chǎn)生的最終凈排放僅約125公斤二氧化碳。

根據(jù)中國氫能聯(lián)盟的預(yù)計(jì)，到 2030 年，中國氫氣需求量將達(dá)到 3500 萬噸，在終端能源體系中占比 5%。到 2050 年氫能將在中國終端能源體系中占比至少達(dá)到10%，氫氣需求量接近 6000 萬噸，可減排約 7 億噸二氧化碳，產(chǎn)業(yè)鏈年產(chǎn)值約 12 萬億元。

選取具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)的技術(shù)路線，降低制氫成本，是氫能推廣使用的關(guān)鍵。而且氫氣的可大規(guī)模存儲(chǔ)和運(yùn)輸是其區(qū)別于化學(xué)電池儲(chǔ)能的重要特性，在資源總量不受約束，制備成本中遠(yuǎn)期可控的前提下，氫氣的儲(chǔ)存性能和運(yùn)輸效率是氫能建設(shè)的瓶頸問題。所以在中國如果想大力推廣氫能，制氫技術(shù)和氫氣的儲(chǔ)存性能和運(yùn)輸效率是關(guān)鍵。

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