能源的未来 ： 绿色氢运输

氢运输-推动未来 能源的未来 通过化石燃料的燃烧，运输部门占全球二氧化碳排放量的20-30％。 Introduction 氢在运输脱碳以及使城市和政府能够 实现他们的碳减排目标。 电池呢？ 这两种技术是互补的，但是氢气的快速加油时间和更高的能量密度使其在许多情况下都优于纯电池解决方案-包括货运和重型客运。 可以受益的核心运输方式过渡到氢气。 要实现这些好处和机会，需要在整个供应链中进行大量的长期投资——从能源供应到使用能源供应的应用。 此外，正确的政策和政府激励措施对于确保氢发挥其潜力至关重要。 氢对于全球工业和企业的脱碳和支持能源的未来至关重要。氢可以解锁全球工业和企业的脱碳，实现有效的能源转型。 “现在是该行业利用扩大氢气部署可以带来的价值的时候了。 3 绿色氢和蓝色氢 绿色氢是通过使用可再生电力电解水，将其分解为氢和氧而产生的。绿色氢足够纯净，无需进一步处理即可用于运输应用中的燃料电池。 蓝色氢气是由天然气（甲烷）的重整产生的，将其分解为氢气和CO2。虽然将碳捕获技术安装到传统的蒸汽甲烷重整工厂中只能捕获60％的CO2，但现代的专用蓝色制氢技术将捕获多达97％的CO2。 蓝氢对于基于燃烧的技术和大多数工业过程来说足够纯 ，但在燃料电池中使用需要进一步的净化。 45 低碳氢生产和氢运输的结合正在迅速成为全世界技术和商业上可行的主张。 氢运输减少排放的潜力意味着它吸引了赠款，公共投资和风险支持结构-加速发展。 随着技术迅速扩大规模并变得更加成熟，井轮成本正在下降，特别是对于诸如 重型返回基地车队-例如，由氢燃料电池驱动的邮政送货卡车。 推动因素 –近年来，许多政府设立了专门的氢开发基金 。最近的欧洲绿色协议和许多净零承诺导致法规和激励措施将推动运输部门走向氢 –征税和排放交易计划正在推高传统化石燃料运输的成本。运输对碳氢化合物的依赖也阻碍了 由于排放法规，绿地和城市扩张发展；只有零排放运输才能打破这种僵局 –氢的安全性与汽油等碳氢化合物相当，并且经过良好的测试，理解和管理。 拉动因素 –制造商，氢供应商，能源公司和运输运营商正在投资大规模的氢应用。结果，氢理事会估计 ，到2030年，氢燃料电池电动汽车每公里的总拥有成本预计将下降至50％，氢电解与天然气生产的蓝色氢相比具有成本竞争力 –行业估计显示，制造商正在扩大规模并学习生产更高效的燃料电池，这将大大降低氢燃料电池电动汽车的成本 –较大的举措通常围绕港口。这些通常位于中央，有些可以使用海上风电 –预计到2025年将开始大规模部署，届时一些首批大规模绿色电解槽将进入市场 –欧洲，美国西海岸，澳大利亚，新西兰，日本，韩国和中国的大部分地区正在成为一线采用者。 在政府研发，合资企业和早期投资基金的支持下 ，许多公私合作和私人合作正在进行试验和初始投资。这为该行业创造了重大的突破机会。 虽然上市时间可能是几年，但制造商正在扩大生产，机会正在迅速出现-推动低碳氢运输达到商业准备和竞争力。 已经有可行的选择将氢气用于： 客运，包括公共汽车和火车 Aviation 返回基地车辆 短程船舶 重型货车 包括大型舰队 这些资产的所有者可以独立于许多外部因素进行投资-例如 需要广泛的加油站-使组织更快，更容易。 远程船舶和飞机可能需要替代燃料混合物，氢可以作为其中的一部分，但具有令人兴奋的发展潜力，可以改变远程旅行的面貌和相关的排放。 67 低碳氢生产和氢运输的结合正在迅速成为全世界技术和商业上可行的主张。 示例部署 –欧盟的JIVE1和JIVE2项目涵盖了22个城市的300辆氢动力公交车，其中大部分是荷兰，比利时，德国和法国的小城市，但也包括 Conclusion 为了遵守排放法规，许多运营商将不得不探索合适的电池和燃料电池解决方案。两到三年前 电池电动解决方案被视为关键 游戏状态 –中国，日本和韩国目前是最重要的氢燃料电池客车市场。在欧洲，英国，荷兰，法国，德国和意大利在燃料电池电动客车技术方面处于领先地位-超过150辆客车正在使用或开发中，并有重大的推广计划 –全球超过20家制造商已经能够或正在准备建立这种运输模式 –当前的公共汽车模型需要在300-400公里的范围内进行10分钟的加油-每天仅使用20-30千克的氢气。它们特别适合具有中央仓库的繁忙路线的城市，以及更长的乡村和起伏的路线 运行中的常见车辆类型包括： –一种主要由燃料电池驱动的车辆小电池作为能量缓冲器 –具有超级电容器的燃料电池动力传动系加上电池作为电源和能量缓冲器 –以燃料电池作为增程器的主要大型电池驱动的车辆。 机会 –引入城市主导或政府主导的政策将迫使运营商用零排放代替老化的车队 公共汽车越快越好 –由于低碳氢成本的降低，氢燃料电池电动公交车的总拥有成本继续下降，这可能有助于到2030年大幅降低12米公交车的总拥有成本 –客车采购成本快速降低，双层客车成本 2020年英国的40万英镑，相比之下 2019年50万英镑。一辆12米长的公共汽车在2020年的成本为25万英镑，低于2019年的30万英镑 –2025年可能是重要的 里程碑，考虑到以下三个因素： 1.降低总拥有成本 2.扩大生产规模 3.减少部署新总线的提前期车队和相关的氢基础设施 –改造现有的柴油或压缩天然气(CNG)公交车以使用氢气运行可能是一种临时的低成本解决方案 仍然符合脱碳措施。新德里正在实施H-CNG-一种氢气和压缩天然气混合物-作为其过渡措施 相对年轻的CNG巴士车队。 挑战 –尽管燃料电池电动客车成本一直在降低，但它们尚未与柴油或CNG竞争解决方案。为了进一步降低成本，政府和制造商需要承诺进行更大规模的部署 –当局和运营商需要投资研究和规划各种新的和不同的模型，以了解公交线路的运行和运营方式，通常在其舒适区之外。公交运营商总拥有成本的不确定性增加-维护，运营和燃料成本-增加了复杂性 –同样，公交车运营商将不得不适应更复杂的氢气供应安排，这意味着他们有 计算价值链中比以往更大的部分的风险和责任 –当前的公共汽车租赁和特许权安排通常没有考虑到新技术，限制了创新和不一致的激励措施。 巴塞罗那，伦敦和阿伯丁。这些计划涉及近 5000万欧元的补贴，将于2022年推出 –2020年，荷兰的Connexion将四辆带有燃料电池扩展器的电池电动公交车投入使用，以补充更长的农村路线。仅需边际额外成本，就将电池电动公交车的行驶里程从200公里扩大到450公里。 零排放巴士车队。现在，互补氢解决方案已经开始兴起，在一些亚洲和欧洲国家，在政府的财政支持下，其推广规模呈指数级增长。 9 8 重型运输-包括重型运输卡车，大型车队和建筑设备-正在成为脱碳的兴趣领域。与商业客车行业相比，该行业可能很快成为氢的重要增长市场，与电池替代品和简单的节点加油网络相比，该行业的商业案例更清晰。 挑战 –开发重型卡车，货车和返回基地车队的制造商面临着从初始原型转向稳态生产的挑战 –燃料成本目前占拥有重型卡车总成本的一半，因此降低氢气价格是 示例部署 –2019年，现代汽车与瑞士公司H2Energy成立了现代氢流动性公司（HHM），该公司将向商业运营商租赁燃料电池卡车 Pay-per-usebasistotransportthroughthismountain-highcarbon-taxcountry.Thegreenhydrogentofuel 游戏状态 –用于道路车辆的氢燃料电池技术已经建立 –远程卡车，货车，重型车辆和返回基地车队正在向氢燃料电池技术发展，而城市汽车采用电池技术 –车辆油箱的压力通常为350或700bar。加油时间或范围没有设定限制 是灵活性，使坦克更大或更小，并添加或删除它们 –例如，包括斯堪尼亚和梅赛德斯在内的大型 HGV制造商已经表示，他们将把投资从推进柴油技术建立 成熟的氢燃料电池产品。 机会 –氢燃料电池技术非常适合重型卡车-通常比电池技术更适合-由于其运输职责和范围的大量复合效应 –返回基地的机队，如飞机拖船、固定路线HGV、建筑设备和垃圾车可以使用专用的加氢站。这提高效率和经济性，并降低依赖和车队运营商的零售成本风险 –Forlongerjourneys,thereispotentialindedicatedhydrogencorridorswhereroutineHGVroutesareabundant,suchasthosebeingdevelopedinSwitzerland.Thecorridorswillthenalsorequiredhydrogenrelatingstations,wherelargescalecanredu –预计更重的绿色氢运输的“井到轮”叠加成本 到2030年将碳氢化合物内燃机的数量减少到接近 –英国和欧洲的排放限制和税收正在增加，增加了碳氢化合物内燃机商业案例的成本，并限制了发展 –减少车队排放可能会释放城市中心，工业区，港口或机场的本地排放配额。投资于 燃料电池车队可以解开发展限制，平衡这些车队的额外成本和其他好处。 使技术具有成本竞争力 –车辆残值是HGV的关键。如果没有成熟的视图和清晰的残值，第一个所有者的成本将是惊人的 –对于那些路线可预见性较差或没有合理使用的加氢站的HGV，在提供更实惠的小规模加油选项之前，商业案例不会很有吸引力 –Deployingcommercialhydrogenfelingstationshassignificantretailanddemandrisk,limitedinterestindevelopingthesewithoutgovernmentsupport.Conversorbly,private,small-scaleuptakeofhydrogenduethelimitedfraints –氢的生产，运输，分配和加油基础设施将是必需的，但这将为不返回基地的车 队带来零售风险。 11 –将需要适应的租赁和所有权结构，以及考虑到当地环境和区域氢气价值链网络的更广泛和复杂的商业模式-通常是在定制的基础上，几乎没有市场先例 卡车来自水力发电 –JCB发布世界上第一个氢气2020年的动力挖掘机。沃尔沃正在开 发自己的版本 –氢动力叉车显示出巨大的潜力，据报道， 2019年全球将有超过25,000辆。 Conclusion 尽管制造商正在投资，但氢燃料的高成本，剩余价值的不确定性，对大量加氢站的需求以及氢燃料电池HGV的有限可用性是重大推出的相当大的限制。返回基础车队具有最大的初始潜力，可以用作探路者。随着技术和市场的成熟，选择和运营的规模可以从那里增加，扩大生存能力和范围。 10 随着对全球铁路脱碳的承诺到位，柴油牵引的日子已经不多了。通过架空线对网络进行全面电气化将适用于重型，快速和长途服务，但将非常昂贵且具有侵扰性。因此，需要补充解决方案来填补电气化不可行的空白。 示例部署 –氢燃料电池驱动的阿尔斯通CoradiaiLint旅客列车于2019年在德国投入使用，荷兰不久将效仿 –Porterbrook开发了HydroFlex燃料电池牵引概念，该概念已在英国的传统319级上进行了测试 Conclusion 虽然电气化仍然是铁路脱碳的最终愿望，但电气化的差距在成本和复杂性方面是巨大的。世界上有许多铁路系统无法及时实现电气化以实现区域 、国家和全球脱碳目标。这留下了巨大的 虽然电池可能是路线上的解决方案 在100公里以下，氢燃料电池看起来最有可能平滑网络的电气化和非电气化部分之间的接口。游戏状态 –制造商正在提高生产能力，英国政府正在 挑战 –这主要考虑（部分）电气化的长期成本与氢溶液成本增加 –不同的产业结构和缺乏协调去碳化的激励措施 单位，阿尔斯通已经与Eversholt合作开发了他们的微风平台，基于传统的321unit类 –西门子与巴拉德合作，一直在为中程客运铁路开发MireoPlusH