能源转型

解锁氢能创新:迈向可持续未来

氢能创新将掀起一场绿色革命。 Image: Unsplash/NEOM

Ben Queisser
Head of Technology & Innovation, NEOM Company
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  • 氢曾一度被边缘化,如今正作为一种多功能的清洁能源载体成为关注的焦点。
  • 从交通运输到工业流程,氢能在各个领域表现出的变革性潜力不容小觑。
  • 在我们努力应对碳排放和气候变化的后果时,氢能为实现能源系统脱碳和开创可持续发展的新时代提供了一个可行的解决方案。

低碳氢不仅仅是一项技术进步,它也标志着我们认识和利用能源的方式发生了深刻的范式转移。

低碳氢曾一度存在于传统燃料的阴影之下,但现在,它正成为一股变革力量,站在我们应对气候变化努力的最前沿。这种多功能且清洁的能源载体有可能给多个领域带来巨大变革,开启一个可持续发展、对环境负责的新时代。

绿色能源的范式转换

氢不像电子可以通过铜芯硬电缆远距离传输清洁能源,它是一种可以嵌入到多种物质形态(气态、液态和固态)中的分子,这使得清洁、可再生能源在满足我们日常需求方面具有更大的灵活性。它是一种不需要依赖电缆传输的可再生能源,以这种方式使用氢能意味着能尽可能将碳排放降到最低,这也是氢能被称为“绿色”能源的原因。

在交通运输领域,传统燃料会造成严重的空气污染和温室气体排放,而氢改变了这一局面。氢燃料电池汽车提供了一种零排放的出行选择,因为氢和氧的电化学反应唯一的副产品是水蒸气。因此它能解决城市地区的空气质量问题,减少交通部门整体的碳足迹。

氢能为公共汽车、卡车、海运和航空运输提供动力,为减轻全球交通系统对环境的影响提供了一个切实可行且可大规模运用的解决方案。提高燃料电池在运输、供暖和发电等不同应用领域的效率、耐用性和可购性,也能扩大氢的应用范围。

循环能源

交通运输领域只是绿氢能够发挥优势的其中一个领域。在捕捉碳排放时,我们面对的是加工和燃烧化石燃料的整个能源系统。而现在你能将捕捉到的碳与绿氢结合起来,通过制造可回收利用或可循环的碳燃料来逆转这一过程,从而防止二氧化碳持续不断地排放到地球大气中。

除了运输,氢的影响力业扩展到了工业流程,这些流程通常是碳排放的主要来源。钢铁和水泥生产等行业的脱碳过程就很好的凸显了氢的多功能性。

钢铁制造商通过应用一种称为“氢直接还原”的工艺,取代传统的碳密集型方法,能够大幅减少碳排放。根据钢铁生产、航空和海运等行业的具体需求定制氢的应用方法,需要采用如专用燃料电池系统和优化燃烧技术等创新方法。

引领碳中和的未来

位于沙特阿拉伯西北部的新未来城(NEOM)是一个新兴发展区,也是一个雄心勃勃的基础设施建设项目,它的存在证明了大规模绿氢生产的可能性。该地区拥有丰富的太阳能和风能资源,非常适合开展可再生能源项目。

NEOM的战略与绿氢经济的目标不谋而合。因此新未来城绿氢公司(NEOM Green Hydrogen Company)和行业合作伙伴正在建设世界上最大的以可再生能源为动力的电解制氢厂。

ENOWA是NEOM在可持续能源、水和氢气领域的子公司,在塑造该地区能源格局上起着核心作用。这些公司及其合作伙伴希望通过合作,能够重新定义具有生态意识的现代化城市。

创新技术是实现这一愿景的关键,也推动了向可持续制氢生产的转型。电解技术的进步,特别是高效划算的电解槽的发展,起到了核心作用。利用可再生电能分离水的电解槽技术的进步至关重要,而这其中的重点领域又包括高效材料、低成本制造以及与太阳能和风能等可变可再生能源的整合。

加快氢能应用

开发新型材料,以低成本、无明显能量损失的方式储存大量氢气,对于促进运输业发展和行业的长期稳定性至关重要。改造现有氢气运输管道,建设新管道,同时探索有机液态氢化物或氨等替代载体,可以提供更灵活、成本效益更高的输送选择。

在追求可持续发展和氢动力未来的过程中,全球合作与研究投资在加快对这种变革性能源的采用方面起着关键作用,这也是ENOWA在NEOM的Oxagon建立氢创新发展中心和NEOM绿色氢能与合成燃料应用研究所的原因。

NEOM以推动氢能技术横向与纵向创新为目标,将其迅速发展的部门与行业作为研究和发展的中心,吸引能源专家和研究人员,让他们在其中工作,同时汇聚各类专家、研究人员和行业领导者。

氢能的整合之路

全球范围内,如果没有政府的大力支持,氢生产将一直无法实现商业化。各国政府认识到了战略规划和投资的必要性,提供激励措施、监管框架和基础设施支持,推动氢能项目向前发展。与此同时,在创新和投资的驱动下,私营部门业的参与更加确保了氢技术的开发、推广和与主流能源系统的整合。

基础设施建设是氢能整合道路上的一个关键挑战。为了能够无障碍得将氢能作为主流能源应用,我们迫切需要一个强大的生产设施、存储解决方案和运输系统网络。此外,运输基础设施,包括管道和加氢站,是确保氢在各个领域的可及性和分布的关键组成部分。

然而,氢的多功能性及其作为能源载体嵌入氨、甲醇等化学品和燃料,甚至汽油或煤油等合成碳循环燃料的能力,开辟了一条利用现有基础设施的完整途径。这种适应性缩短了实施时间,并提供了一种比建造全新的电力线路运输可再生能源便宜得多的方法。

氢经济中的信任与可持续性

建立健全、透明的体系,认证氢的来源和环境足迹,与培养消费者信任和建立可持续市场有同等的重要性。当务之急是不再用以技术为导向的颜色分类系统来限定低碳氢的价值和影响。让公众了解低碳氢的潜力和影响对于技术的广泛应用和吸引投资至关重要。

我们正站在氢能革命的风口浪尖,可持续发展的未来指日可待。氢能创新并不是一种需要无数技术专家去“发明未来”的范式转移,而是一种直接的技术进步,和太阳能技术一样。氢能带来的唯一的范式转移是它有可能重塑我们获取和消费能源的方式。

本文作者:

Ben Queisser,NEOM技术与创新部门负责人

本文原载于世界经济论坛Agenda博客,转载请注明来源并附上本文链接。

翻译:孙芊

编辑:王灿

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