澳大利亚在全球氢竞赛中处于十字路口

澳大利亚在全球氢竞赛中处于十字路口 可再生能源还是化石燃料? 氢气的产生方式对其排放强度有很大的影响。 存在Shutterstock 

令人兴奋的是,澳大利亚有可能大规模生产氢气作为清洁燃料,然后出口到德国,日本和韩国等国家。

氢(H XNUMX)是一种有用的能量载体,当回收能量时不会释放温室气体。 但是产生氢气时会释放出二氧化碳(CO XNUMX),这取决于该过程使用可再生能源还是使用化石燃料。

联邦政府低排放技术特别顾问,前首席科学家艾伦·芬克尔(Alan Finkel)博士– 说过 本月:“世界将需要大量的氢气,因此,获取氢气的方法越多越好”。

但是, 我们的分析于今天发布的数据显示,使用化石燃料生产氢具有重大风险。 该过程可能会排放大量的温室气体,而高捕获率的排放可能会使该过程比可再生能源产生的氢气更为昂贵。 随着澳大利亚有望成为氢超级大国,这些发现具有重大意义。

从煤炭或天然气中“净化”氢气?

当过程由可再生能源驱动时,零排放的“绿色氢”是通过电解水而产生的。

氢气也可以由化石燃料(包括煤炭和天然气)生产。 即使捕获并存储了一些碳,这也可能导致大量的CO XNUMX排放。

几项战略文件为澳大利亚从化石燃料生产“低排放”氢气打开了大门。 这些包括 国家氢战略 芬克尔(Finkel)担任首席科学家,联邦政府 技术投资路线图.

在最近的 季度论文芬克尔(Finkel)表示,氢气生产中的二氧化碳需要被捕获和储存-实际上,他认为,进口国会坚持这样做。 Finkel说,这意味着化石燃料产生的氢气将是“清洁氢气”。

但是碳捕获和封存(CCS)的速率各不相同。 而且,捕获并安全存储在地下的排放率越高,该过程就越昂贵。

关注排放强度

在全球范围内,目前只有少数几家大型制氢厂在运营,而实践中获得的碳捕集率很少。

在评估燃料来源是否为低碳时,我们计算其“排放强度”。 这是指与产生的能量相关联的是多少公斤的CO XNUMX。

我们的 分析 发现即使使用碳捕集,基于化石燃料的氢气生产系统的排放强度也很高。

例如,如果捕获了90%的排放,则由煤生产氢的排放强度不会比使用具有相同能量含量的气体的排放强度低很多。 气体中的氢气也是如此,捕获率达56%。

我们的分析 还考虑了在化石燃料的提取和加工过程中释放的所谓“逸散排放”。 它们通常被忽略,但是很重要。

根据全球会计准则,氢气生产的排放将计入生产国的库存。 但是许多关注气候变化的氢气进口者将想知道生产中释放的排放量。

这可以通过氢认证计划来完成。 例如,欧盟已经制定了原产地证书 方案 这解释了所用氢气的来源。 它包括有关氢气是使用可再生能源还是不可再生能源(例如使用CCS的核燃料或化石燃料)生产的信息。

在此方案下,只有从高碳捕获率(达到90%)的天然气中产生的氢才可以被称为“低碳”氢。

这些高捕获率假定为 主要报告 以及包括澳大利亚在内的国家战略,但尚未在大型商业工厂实现。 日本s小牧CCS 示范项目 已达到90%的捕获率-但在 成本很高.

澳大利亚在全球氢竞赛中处于十字路口 不同燃料的排放强度。 提供的作者

现在,看一下成本

目前,使用化石燃料生产氢气的成本通常低于使用可再生能源驱动的电解生产氢气的成本。 但是,可再生能源电解的成本正在下降,并且可能会比具有碳捕获选项的化石燃料便宜,如下图所示。

我们的分析发现 天然气或煤炭产生的氢气成本在每公斤1.66美元至1.84美元之间,而不会捕获和存储碳。 在高碳捕获率的情况下,这一价格将升至每公斤2.09美元至2.23美元之间。

碳罚款(例如在欧洲实施的罚款)将使化石燃料制氢变得更加昂贵。 每吨CO50罚款2.24美元,使中央生产成本估算值升至每公斤3.15美元至XNUMX美元之间。

相比之下,澳大利亚的 技术投资路线图 设定了“清洁氢气”的生产目标,每公斤价格不到2澳元,即1.43美元。

使用CCS避免碳排放的真实成本差异很大,而且往往没有明确的定义。 当前的成本预测取决于对CO XNUMX运输和存储成本的乐观估计,并且通常不包括长期存储的监视和验证成本。

那么,与“绿色”氢相比,这一切又如何呢?

我们的分析 研究人员发现,基于可再生能源的电解的中值估计值已从今天的每公斤3.64美元降至远低于每公斤2美元。

用可再生能源生产氢气的成本主要取决于电力成本,资本成本以及电解槽的使用强度。 在过去十年中,太阳能和风能的成本已大幅下降, 趋势可能会持续.

随着电解器的大规模部署,其成本可能会迅速下降-从而降低了绿色氢气的成本。

更多可能不会更好

那么,这意味着什么? 如果澳大利亚推进用化石燃料生产氢气的工作,就会出现两个可能的风险。

如果碳捕获率低,我们可能会锁定一个新的高排放能源系统。 而且,如果捕获率很高,这些生产设施可能仍将失去竞争力。 这增加了资产搁浅的风险,即资产使用寿命短,无法获得可行回报的投资。

企业将根据商业可行性最终决定大规模制氢的投资决策。 但是,政府在设定期望并协助试点项目时,起着早期的重要作用。 化石燃料路线正在成为一个冒险的赌注。谈话

关于作者

托马斯·朗登(Thomas Longden)克劳福德公共政策学院院士 澳大利亚国立大学; 菲奥娜·贝克(Fiona J Beck),高级研究员, 澳大利亚国立大学弗兰克·乔佐(Frank Jotzo)气候与能源政策中心主任 澳大利亚国立大学

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