據研究所調查,氫基礎設施相關市場規(guī)模預計到2050年將達到年160萬億日元。為了實現氫社會,作為*的舉措而備受關注的,便是不會排放二氧化碳的氫制造項目。其背景是,發(fā)達國家在2009年的G8拉奎拉峰會上達成協議,要在“2050年之前使發(fā)達國家整體二氧化碳排放量削減80%"。氫基礎設施相關人士根據該協議,對氫社會的前景進行了展望,要想實現這一美好愿景,前提條件便是制造二氧化碳*的氫。
氫基本上不單獨存在于自然界中,它主要以碳化氫及水等化合物的形式存在。因此,需要采用一些方法向這些化合物施加能量以制造氫。目前使用的大都是工廠生產的副產氫,供應不足時則通過對化石燃料重整來制造。這些氫制造工藝在施加能量的過程中會排放二氧化碳。
對此,有關方面正積極地從兩個方面進行制造二氧化碳*氫的嘗試,即(1)利用可再生能源生成的電力對水進行電解;(2)雖然采用對化石燃料進行重整或者氣化加工的方法,但通過利用“二氧化碳捕集及封存"(CCS:將重整和氣化時產生的二氧化碳在向大氣排放之前進行分離、捕集及封存)工藝,來實現二氧化碳的*。
啟動28個項目
日經BP清潔能源研究所關于主要氫基礎設施相關項目的調查報告《氫基礎設施項目總覽》(2013年10月24日發(fā)行)中提到,在70個主要項目中,力爭實現二氧化碳*的氫制造項目多達28個。
其中,使用可再生能源的二氧化碳*項目為26個。從具體類別來看,通過風力發(fā)電制造氫的項目多,共10個,利用可再生能源生成的電力對水進行電解來制造氫的項目為6個,通過生物燃氣制造氫的項目也是6個,通過太陽能發(fā)電制造氫的項目為3個。
通過水力發(fā)電制造氫的項目則只有1個,這是因為這種方式已經得到部分普及,因此只是選出一個電力供求方面的先進舉措。還有2個項目是在煤田和天然氣田當地對化石燃料進行重整或者氣化加工,與此同時進行二氧化碳捕集及封存,從而實現二氧化碳*。
德國利用日益增多的風力發(fā)電制造氫
在上述項目中備受關注的,要數德國利用風力發(fā)電生成的電力、通過電解來制造氫的項目。德國已經決定去核電,因此開始越來越多地采用可再生能源中的風力發(fā)電,其中多數集中在德國北部。
由于德國北部沒有太大的電力需求,因此需要向工業(yè)集中的德國南部輸送電力,但鋪設高壓輸電線的步伐十分緩慢。因此,利用德國北部風力發(fā)電剩余的電力制造氫并加以利用的項目日益增多。
比如,正在德國首都柏林以北120公里的勃蘭登堡州普倫茨勞推進的“普倫茨勞風力氫項目"。該項目擁有共計6兆瓦風力發(fā)電設備,平時將生成的電力輸入電網。在夜間等電力需求較小,以及電力出現剩余時,則會對水進行電解制造氫,然后存儲到貯氫罐中。
儲藏的氫根據需要,與甲烷等可燃性氣體(生物燃氣)混合,然后供應給熱電聯產系統。而利用熱電聯產系統生產的電力供應給電力系統網,其廢熱則銷售給地區(qū)供熱系統。部分氫還將供應給位于柏林市內等的燃料電池車(FCV)及氫燃料汽車加氫站等。
將氫與城市燃氣甲烷混合作為燃料使用的氫烷(Hythane:混氫天然氣)項目中,對通過風力發(fā)電制造的氫加以利用的項目也在增多。具有代表性的是德國的“Power-to-Gas"。德國意昂集團(E.ON)及綠色和平能源公司(GreenpeaceEnergy)等能源企業(yè)使用風力發(fā)電的剩余電力對水進行電解,轉換成氫,然后供應給現有的供氣網。
這樣,在有效利用剩余電力的同時,通過添加清潔的氫,還可削減硫氧化物(SOX)及氮氧化物(NOX)等有害物質的排放。由于可利用現有城市燃氣基礎設施,因此預計會加快氫社會的實現。