石油“巨头”沙特将斥巨资打造氢能未来城市

2021-02-19 17:25  来源:红星新闻   浏览:  
据报道,沙特在北部新未来城地区(Neom)开展一项耗资庞大的新能源计划。在这座占地约2.65万平方公里的未来高科技城市里,无论是车辆、发电站还是重工业基地,统一使用绿色氢气作为能源,从而实现真正的零碳排放。
 
长期依赖石油经济的沙特,为何花巨资打造氢能源,其背后有怎样的野心,对全球能源市场又会带来怎样的深远影响?

绿色氢气

沙特未来城的“动力心脏”


氢气的魅力有多大?这个问题的答案一目了然。跟石油、天然气不同,用氢气作为能源燃烧时不会释放出大量的二氧化碳。它又比风力涡轮机、太阳能发电站产生的电力更容易储存,只需要大型船舶和管道就可以输送到很远的地方。通过可再生能源生产出来的绿色氢气,是一种很高效的燃料。在沙特阿拉伯未来城市NEOM里用到的氢气将由水产生,所以被叫做绿色氢气。

据NEOM能源部门负责人彼得·特里乌姆介绍,NEOM位于红海边上,坐拥全球少有的太阳能和风力资源优势。特里乌姆表示,“即便将来全球展开绿色氢气开发竞赛,NEOM也不会遇到强有力的对手。我们有这个自信。”据介绍,在NEOM的绿色氢气生产计划里,白天使用太阳能、晚上使用风力,这样就能完全满足绿色氢气生产时的电力需求。

根据设想,NEOM的绿色氢气工厂每天将生产出大约2万辆公交车所需的氢气。但要实现这一目标,首先要把绿色氢气转化成氨气,而不是通过大型船舶或者管道直接把氢气或者液态氢输送给用户。因为氨气密度更高,所以运输成本更小。这些氨气被大型船舶运送到亚洲和欧美国家之后,会在当地先转化为氢气,然后被送到空气产品公司建造的供应站。

虽然这个全球最大的绿色氢气工厂还没有建成,但是根据规划显示,2025年投产后有望实现650吨/日的氢产量。截至目前,全球最大的绿色氢气工厂位于加拿大魁北克省,日产量为9万吨。

项目目标

打造全球科技创新和绿色能源中心


NEOM项目成为了沙特阿拉伯这个长期依赖石油的国家展示自己野心的代表性案例,该项目建成后的NEOM将成为全球科技创新和绿色能源的中心。

不过,旨在构建绿色氢能源社会的人们现在却陷入了困境。这种无色无味的可燃性气体的生产成本太高。所以,如果没有巨大的绿色氢能源市场,它在经济上是不划算的。但这样巨大的市场到目前为止都还没有出现。

在NEOM参与绿色氢能源计划的投资者们正在考虑如何既生产出越来越多的绿色氢气,同时培育出一个巨大的市场。美国空气产品公司与沙特国际电力与水务公司(ACWA)一共投资了50亿美元,在NEOM建造世界最大的绿色氢气工厂。与此同时,双方又另外出资20亿美元为全世界的消费者建造绿色氢气的分销基础设施。主要是为了给产业车辆和公共汽车提供燃料。

美国空气产品公司在一份声明中表示,期待利用成熟技术帮助沙特乃至全球加速实现100%绿色能源的梦想。“全球有2.6亿辆商用车,如果其中1%转化为氢燃料汽车,大概需要50座此类工厂。”该公司董事长、总裁兼首席执行官强调,“我们为了这个项目研究和讨论了很多年,目标就是打造全球首个巨型氢生产项目。”

巨大挑战

能否重构全球能源基础设施


“30年后,氢气将会跟现在的石油一样重要。”在接受采访时,全球最大氢气生产企业空气产品公司CEO葛思明(Seifi Ghasemi)预测说。

这是非常大胆的预测。要实现这一目标,人们必须要对现有的燃料和电力使用方式进行巨大的改变。遗憾的是,并非所有的专家都认同其可能性。最大的原因在于,如果要重新构建全世界的能源基础设施,这将是一笔天文数字般的支出。从车辆到家庭用能源设备,所有的一切都必须改变。

这样的世界一旦成为现实,将看起来大为不同——加油不再去汽油站,而是要去氢气站;氢气将通过管道输送给各个家庭,并可以作为加热器和燃气炉的燃料。另外,跟风力和太阳能不同的是,氢能源能够成为稳定的能源。这对于大数据中心、制造业基地这种耗电量很大的企业而言,重要性不言而喻。

如果绿色氢气能够实现大量生产的话,就能够解决经济活动中面临的一些巨大难题。比如,如何给大型卡车或船舶在不用电池情况下提供动力、打破天气对风力和太阳能的制约因素、钢铁和水泥等重工业的减碳问题。哥伦比亚大学高级研究员朱里奥·弗里德曼在接受采访时,“在各国今后数十年的零碳排放口号中,绿色氢气的广泛利用将使其成为能源经济中的‘瑞士军刀’。”

潜力巨大

氢能源吸引各国政府和投资者关注

随着全球对温室气体排放的管控政策变得越来越严,越来越多的投资者开始思考氢能源的前途问题。根据美国大型顾问公司麦肯锡的一项预测显示,到2050年氢能源将在美国电力中所占的比重可能会从现在的几乎为0增长到14%。

现在投资者们对绿色氢气关心度不断上升的一大原因在于可再生能源的价格发生了暴跌。据弗里德曼透露,在可再生能源里,现在只有绿色氢气的生产成本比较高,大概占了50%-70%。相比而言,最近几年风力发电站、太阳能发电站的建设费用一直在下降。

一方面,建造新能源电站的成本在下降。另一方面,大规模的建设项目正在增加。作为成本最低的发电站,风力发电站、太阳能发电站所产生的电力基本上可以和天然气发电所产生的电力相媲美。

弗里德曼表示,“现在越来越多的国家和地方政府开始把新能源研发的目光转向了氢气。绿色氢气终于开始开花了。大大小小、各个领域的投资者都在考虑对这个领域的投资,不仅仅只有那些参与了NEOM项目的合作企业。”根据一项专业分析预计,到2030年全球对于氢能源项目的年度投资总额将超过4000亿美元,到2050年将超过2万亿美元。

一方面,丰田、本田等部分汽车巨头正全力开发氢燃料电池汽车(FCV)。另一方面,美国国内数家大型公共企业要求国内的火电站用氢气来取代天然气。作为美国最大的地方公共企业,洛杉矶水电局在犹他州的一个火电站主导了一个19亿美元的新项目。该项目要求犹他州的火电站除了使用天然气发电之外,还要使用由风力和太阳能所生产的绿色氢气作为燃料。

在新墨西哥州西北部,一个总投资达到20亿美元的氢气发电站已经开工在建。该项目计划到2024年可以为美国西部一带提供由氢气产生的电。

问题暴露

产量具有不稳定性


必须要看到的问题是,虽然绿色氢气很有前途,但也面临着许多难题。因为它是由风力和太阳能产生,所以产量具有不稳定性。此外,电解槽的造价也非常昂贵。虽然可再生能源的总体成本正在降低,但是绿色氢气的生产商要提高自己的收益,就必然想24小时不间断的生产绿色氢气。

另外,氢气如果是在气体状态下,要储存是相当困难的。液化之后储存虽然相对方便,但它的成本又会增加。所以,为了解决这些问题,NEOM才考虑把氢气合成为氨气之后来运输。还有一个问题在于,当金属遇到氢气之后,就会发生反应。如果用管道运输的话,很难确保氢气里面不混入其他物质。

哥伦比亚大学高级研究员弗里德曼说,“阻碍绿色氢气普及的因素不是科技,而是现有的基础设施条件。如果要专门推动绿色氢气的普及,各国政府和企业都需要在电网构建、港湾建设以及管道铺设、补给站建造方面投入大量的资金。如果各国政府都吸引投资、推行健全的公共政策,全球经济就可以承担这个成本。但这是一种理想化的状态。”
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