氢革命用电解槽（英）

2022年9月NO.57 电解槽为氢的革命 挑战,依赖,和解决方案 DawudAnsari,JulianGrinschgl,andJacopoMariaPepe 由于欧洲的天然气危机和俄罗斯对乌克兰的入侵，加大了水力发电的力度。- 对于欧洲和德国的政策制定者来说，基因市场已经变得比以往任何时候都更加紧迫。然而，绿色氢气的雄心勃勃的目标对以下方面提出了巨大挑战 欧盟（EU）和其年轻的氢经济。除了需求之外 对于电力来说，最重要的是缺乏电解器的生产能力。气候变化设想中的电解槽生产规模几乎不可能实现，而且 也与进口工作相冲突，并巩固了对主要供应商的新的依赖性。原材料和关键部件。虽然与俄罗斯的原材料脱钩- 一般情况下，欧盟没有办法通过以下方式来实现其目标在中国之外。除了松动的法规和对原材料的积极管理之外供应，欧洲也应该重新考虑其对绿色氢气的偏爱。 持续的能源危机和俄罗斯的再次——欧盟以及适合55排放目标 锡安的乌克兰使氢 在欧盟的日益核心的作用 气候和能源政策的计划。已经 在2020年,欧盟在其设定了雄心勃勃的目标氢的策略。然而,欧洲Com- 任务(EC)的最新提议,REPowerEU, 现在指定半径标注,并引发了这些目标数学。首先,以前要求 每年1000万吨氢赞成欧盟内部导复合基- 另有1000万吨的所谓蓝氢。 2030年nual进口。第二,REPowerEU 纠正之前的估计 需要国内电解能力:不是 来自俄罗斯的能源独立。欧盟计划完全依赖绿色 氢。它是通过分离水 分子(HO)成氢和2氧(H)2 创(O2在电解槽由) 可再生电力–没有直接的车, bon二氧化碳(有限公司2)排放。然而,在也,低碳技术呢 产生氢气,如蒸汽转化 天然气,包括有限公司2捕获– 值得怀疑的是雄心勃勃的 可以意识到只有依赖欧盟的目标在一个技术。额外的更新, 40吉瓦（GW），但120吉瓦的电解电需要生产10兆瓦的电力。 sis能力需要生产10 在欧洲数百万吨的氢。的修改后的目标旨在实现 狮子吨氢量 几乎整个EU-27电力属- 从2021年风能和太阳能。 然而,制造业的电解槽,自我将更具挑战性: 目前安装在电解能力 在未来的几十年里，欧盟将需要增加近900倍的设备。 目前,只有两种技术是足量地成熟,他们将帐户 对大部份的电解槽纳卡帕克- 在短短的8年内。此外，欧洲的碱性电解器（AEL单元）和聚合物在提高电解质膜（PEM）电解器的产量方面面临着双重挑战。同时，AEL是最古老的、最成熟的和最重要的。– 在电解槽保护自己的市场份额世界上61%的安装制造业。能力–最普遍的加热器 在以新兴技术为基础的能源分馏器中。它的优势在于相对 世界–鉴于加剧生态的 的经济和地缘政治竞争–一个 简单的电解槽设计和,因此,相对简单的生产支持 迅速扩大电解能力和成本。AEL装置有足够的灵活性来应对 能力建设电解槽 在确定成为决定性的因素工业活动的位置。目前,在市场仍然是欧洲的地位 强，而欧盟正试图强调其更适合于基础负荷运行，而非主权在工业和能源政策。 例如,绿色和欧元——打交道凯旋歌产业战略要求克雷亚- 断断续续的太阳能以足够的速度和风力发电。然而,在 超过50分钟,其本身是很长–因此,技术 山峰。 PEM电解槽比他们年轻AEL。他们的全球市场份额 目前，围绕更新的战略价值链的比例仅低于31%，但它是 能源技术。与清洁 氢联盟,欧盟旨在促进- 荷兰国际集团(ing)私营部门试点项目和快速增加制氢。这个问题 有弹性的原材料供应链也对欧盟议程的上升。 然而,当前的计划似乎很难考虑地缘政治、产业政策和资源政策,特别是关于加热器-trolysers。反对的背景 威胁世界的碎片 经济和globalisa——的出现 快速增长。最重要的是,PEM技术 提供了一个非常快的预热将时间只有1020分钟和更快的反应 时间波动的电力生产。PEM单位因此特别适合-能够在电网高峰时间 高份额的可再生能源。然而,在科技-实际测试条件,他们不太成熟, 他们需要为他们的开发——稀有金属真正的,他们通常更昂贵的比 AEL模型。 尽管欧洲有承诺 在以重商主义为特征的国家，第一个绿色氢气，其政策似乎无动于衷 的事是确定可能的依赖百科全书和漏洞的欧洲人电解槽行业防范(geo- 政治)的风险。必须考虑供应链对原材料和 采购的关键部件 手,以及日益增长的市场 主导地位的竞争对手电解槽制造业。 电解槽的欧洲? 各种不同电解技术主要的组件和使用成熟的技术。 关于电解技术。这 是明智的,因为电解电容 每一个可能的来源将派上用场实现生产目标。 原材料供应链和关键部件 欧洲的大规模扩张的加热器-trolyser舰队需要一个关键看在电解的供应链 技术。我们必须区分在上游原材料供应 链和关键部件(即印度河-试验部分)生产工厂。 SWP评论57 2022年9月 数字 来源:美国地质调查局矿产商品总结2022雷斯顿,弗吉尼亚州,2022);吉安AndreaBlenginietal.,研究欧盟的列表关键原材料(2020)。最终报告(卢森堡：欧洲联盟出版办公室，2020年）。 镍和铂:印尼 和南非(几乎没有) 俄罗斯和中国的替代品 AEL单位不需要稀有金属。只有镍和不锈钢(镀镍) 需要的。尽管镍矿床既不稀有也不空间集中,供应 镍是有问题的。到目前为止,之间 35%和50%–量, 被保险人在贸易价值或重量–所有的镍矿进口德国和整个 欧盟来自俄罗斯。全国排名世界上第四镍储量 因此相关球员的 未经提炼的精炼镍(see图)。其他国家,如印度(22%), 菲律宾(5%)和澳大利亚 (22%)、账户几乎在一起世界上一半的全球镍储量; 他们也在全球举行类似的分享镍矿输出(见图)。因此, 他们可能代表一个替代Rus- 西安供应。然而,在2020年,印度尼西亚禁止出口的原始镍 镍精炼及其增值 它的边界。欧盟已经提出了一个向世界贸易Organiza- 加强对印尼的政策。菲尔的知识产权------ 松树在追求一个类似的策略。来自------ tralia的炼油能力手,只覆盖全球的7%市场。 中国是一个镍冶炼的关键球员 (精炼)的重要前体 精炼,尽管印度尼西亚和菲律宾 SWP评论57 2022年9月 的野心。虽然中国不pos-税主要镍储量,其冶炼和炼油业务估计超过 四分之三,三分之一的全球供给 脆弱的南非,有- 前暴露在相同的风险。一个真正的多元化的PGM供应实际上是 不可能的,因为南非也 分别是。因此，欧盟拥有迄今为止最大的储备（90%）。更多 采购熔炼或雅致 从印度尼西亚镍–它将与中国竞争–或原始镍 澳大利亚和菲律宾，尤其是美国公司也是如此。在中国不用正眼瞧。pro- spective产生的成本和风险脱离俄罗斯的野心 有很重要的意义。 然而,关于PEM-加热器trolysers是更具挑战性。导管-常微分方程和阳极PEM单位通常由铂和铱,替换 有效。他们属于所谓plati-num-group金属(铂族金属)和等 最稀缺、carbon-intenseexpen-欧洲的镍冶炼的依赖高级金属。没有已知的alterna- tife使用PEM铱的单位。欧洲的进口依赖白金和铱,100年达到98% 分别每分钱。 全球的PGM存款强烈——农用地证明在南非,这是世界 铂和铱的最大供应商(见图)。当前的开采率两种金属只允许每年提高PEM电解产能 3-7.5GW。然而,需求预计到2030年大幅增加–这就需要大量的增长 采矿活动。 铱短缺的结果地质匮乏的社会的需要和经济条件 有皱纹的采矿活动。2013年,为考试-比如,暴力抗议共同工作 条件在南非铂矿 导致了临时出口禁令和高价格上涨。俄罗斯是世界上 欧洲的第二个大多数重要的供应商铂金的,占13% 所有的供应。解耦从俄罗斯将因此进一步巩固欧洲进口 南非的依赖。津巴布韦 (目前供应的7% 铂金和5%的世界上铱)面临着类似的情况 稳定的矿业国家,如美国 州(美国)和加拿大,会经历一个增加的PGM本身的需求– 把目光投向生产PEM电解槽。的我们是依靠国防生产的行为 推动国内的PGM生产供应 自己的需求,这就是为什么美国,占全球只有2%的吗 铂供应,可能停止供应世界市场。 底线,多元化的镍 从俄罗斯收益率考虑供应能还可以克服的成本,而 在中国,从南非铂族金属没有解决方法。 依赖于关键 组件为PEM电解槽 不重新AEL的生产单位一刀任何组件的安全 供应带来特定的风险。所有组件是普通工业原料,可以吗 从内部获得欧洲。 PEM电解槽的供应链类似于AEL单位,虽然少吗 发达国家和更少的供应商。的高市场集中度产生依赖 公司提供,主要来自美国、日本、和英国(英国)(见图)。 尽管他们几乎构成了地缘政治市场集中度风险,使 欧盟发展和容易受到价格物流问题。 三个PEM组件 尤其重要:聚合物电解质膜,支持催化剂,和 组装膜电极(MEA)。 聚合物电解质膜取代 AEL中使用的液体电解质模型并对PEM的性能至关重要 电解槽液的纯度 将军有一个欧洲生产商膜的原料供应,所以 SWP评论57 2022年9月 这种风险是可控的。然而，目前还没有出现的新兴技术。 膜本身必须进口 从英国、美国或日本。这允许这三个国家保持现有的 技术优势和生产扩展。 支持PEM电解槽的催化剂增强的电化学反应 细胞。三大公司这些组件位于欧盟 英国和日本。也在这 情况下,现有的技术领先地位是一个主要的准入门槛。 多边环境协定–一个协调组装堆栈的质子交换膜,渺位- lysts,电极–是至关重要的电解槽的性能。一个领导- 荷兰国际集团(ing)生产商是建立在英国,但是其他的制造商在世界范围内,特别是在 中国,扩大他们的生产能力。 升级的生产电解槽 欧洲有一个强有力的地位,但是有升级的障碍 加热器(缺乏)的生产能力trolysersrealisa——是另一个障碍欧盟的目标。根据电子商务, 到达REPowerEU穹顶——的目标 成熟。目前,60%的全球电解槽生产能力和40每分的电解电容 在欧盟。此外,欧洲的领导技术方面:它持有约 40%的所有相关专利。其主要是当涉及到聚合物尤其强劲。 然而,电解槽制造商经常抱怨他们的客户然而,最终的投资决策, 这就是为什么生产能力,可以吗不会扩大。反过来,他们的客户批评赞成严格的法律要求 提出在草案对EC的委托行为.是决定性的绿色的定义 氢和所需的条件它的生产。 “额外性”:指定的初稿 从2026年底开始,只有加热器-从新建和non-subsidisedtricity太阳能和风能用于公园 电解。其次,它所需的空间和时间相关:2027- 病房里,一个电解槽只有允许使用电能 同一时刻,在同一招标区域,由植物直接连接到加热器的- trolyser。然而,这些严格的规定忽视电解槽必须经营的事实 每年至少4000小时的成本竞争力。因此,最近的投票欧洲议会拒绝了这两个 仅仅二氧化碳生产就需要120吉瓦的资金。为了快速启动市场。 电解产能。然而,欧盟 电解电容是2021年的0.135吉瓦,和全球生产能力2020年封顶每年2GW。 欧盟已经宣布118瓦的电市场收购 trolysis2030(其中73千瓦的能力 将在西班牙),但最终的投资 在大多数情况下决策仍然悬而未决。只有64个中的750个试点项目 清洁的氢联盟处理——加热器 trolyser制造业。 欧洲已经主机电解槽马努-facturers与专业知识在各变体,如强大的研究机构。这些 演员包括大型工业的球员,蒂森克虏伯和西门子等 进一步讨论了定义 的“清洁氢”是必要的。 中国一个 除了监管障碍, 欧洲电解槽行业也面临着 激烈的竞争–首先,也是最重要的从中国(见图)。目前,中国 持有约35%的世界电解槽的生产能力。 尽管欧洲制造业纳卡帕克-密度超过中国的容量,t他后已经成为世界上最大的职业- 电解槽的传感器。中国的优势是 作为较小的公司，它们往往专注于以明显较低的成本接地。它可以 SWP评论57 2