澳大利亞在全球氫競賽中處於十字路口

澳大利亞在全球氫競賽中處於十字路口 可再生能源還是化石燃料? 氫氣的產生方式對其排放強度有很大的影響。 SHUTTERSTOCK 

令人興奮的是,澳大利亞有可能大規模生產氫氣作為清潔燃料,然後出口到德國,日本和韓國等國家。

氫(H XNUMX)是一種有用的能量載體,當回收能量時不會釋放溫室氣體。 但是,產生氫氣時會釋放出二氧化碳(CO XNUMX),這取決於該過程使用可再生能源還是使用化石燃料。

聯邦政府低排放技術特別顧問,前首席科學家艾倫·芬克爾(Alan Finkel)博士– 說過 本月:“世界將需要大量的氫氣,因此,獲取氫氣的方法越多越好”。

我們的分析於今天發布的數據顯示,使用化石燃料生產氫氣會帶來重大風險。 該過程可能會排放大量的溫室氣體,而高捕獲率的排放可能會使該過程比可再生能源產生的氫氣更為昂貴。 隨著澳大利亞希望成為氫超級大國,這些發現具有重大意義。

從煤炭或天然氣中“淨化”氫氣?

當過程由可再生能源驅動時,零排放的“綠色氫”是通過電解水而產生的。

氫也可以由化石燃料(包括煤和天然氣)產生。 即使捕獲並存儲了一些碳,這也可能導致大量的CO XNUMX排放。

幾項戰略文件為澳大利亞從化石燃料生產“低排放”氫氣打開了大門。 這些包括 國家氫戰略 芬克爾(Finkel)擔任首席科學家,聯邦政府 技術投資路線圖.

在最近的 季度論文芬克爾說,氫氣生產中的二氧化碳必須被捕獲和儲存-實際上,他認為,進口國會堅持這樣做。 芬克爾說,這意味著化石燃料產生的氫氣將是“清潔氫氣”。

但是碳捕獲和封存(CCS)的速率各不相同。 而且,捕獲並安全存儲在地下的排放率越高,該過程就越昂貴。

關注排放強度

在全球範圍內,目前只有少數幾個大型製氫廠在運營,而實踐中實現的碳捕集率很少見。

在評估燃料來源是否為低碳時,我們計算其“排放強度”。 這是指與產生的能量相關聯的是多少公斤的CO XNUMX。

分析 發現即使使用碳捕集,基於化石燃料的氫氣生產系統的排放強度也很高。

例如,如果捕獲了90%的排放,則由煤生產氫的排放強度不會比使用具有相同能量含量的氣體的排放強度低很多。 氣體中的氫氣也是如此,捕獲率達56%。

我們的分析 還考慮了在化石燃料的提取和加工過程中釋放的所謂“逸散性排放物”。 它們通常被忽略,但是很重要。

根據全球會計準則,氫氣生產的排放將計入生產國的庫存。 但是許多關注氣候變化的氫氣進口商將想知道生產中釋放的排放量。

這可以通過氫認證計劃來完成。 例如,歐盟已經制定了原產地證書 方案 這解釋了所用氫氣的來源。 它包括有關氫氣是使用可再生能源還是不可再生能源(例如使用CCS的核燃料或化石燃料)生產的信息。

在此方案下,只有從高碳捕獲率(達到90%)的天然氣中產生的氫才可以被稱為“低碳”氫。

這些高捕獲率假定為 主要報告 以及包括澳大利亞在內的國家戰略,但尚未在大型商業工廠實現。 日本s小牧CCS 示範項目 已達到90%的捕獲率-但在 成本很高.

澳大利亞在全球氫競賽中處於十字路口 不同燃料的排放強度。 提供的作者

現在,看一下成本

目前,使用化石燃料生產氫氣的成本通常低於使用可再生能源驅動的電解生產氫氣的成本。 但是,可再生能源電解的成本正在下降,並且可能會比具有碳捕獲選項的化石燃料便宜,如下圖所示。

我們的分析發現 天然氣或煤炭產生的氫氣成本在每公斤1.66美元至1.84美元之間,而不會捕獲和存儲碳。 在高碳捕獲率的情況下,這一價格將升至每公斤2.09美元至2.23美元之間。

碳罰款(例如在歐洲實施的罰款)將使化石燃料製氫變得更加昂貴。 每噸CO50罰款2.24美元,使中央生產成本估算值升至每公斤3.15美元至XNUMX美元之間。

相比之下,澳大利亞的 技術投資路線圖 設定了“清潔氫氣”的生產目標,每公斤價格不到2澳元,即1.43美元。

使用CCS避免碳排放的真實成本差異很大,而且往往沒有明確的定義。 當前的成本預測取決於對CO XNUMX運輸和存儲成本的樂觀估計,並且通常不包括長期存儲的監視和驗證成本。

那麼,所有這些與“綠色”氫相比如何?

我們的分析 研究人員發現,基於可再生能源的電解的中值估計值已從今天的每公斤3.64美元降至遠低於每公斤2美元。

用可再生能源生產氫氣的成本主要取決於電力成本,資本成本以及電解槽的使用強度。 在過去的十年中,太陽能和風能的成本已大幅下降, 趨勢可能會持續.

隨著電解器的大規模部署,其成本可能會迅速下降-從而降低了綠色氫氣的成本。

更多可能不會更好

那麼,這意味著什麼? 如果澳大利亞推進用化石燃料生產氫氣的工作,就會出現兩個可能的風險。

如果碳捕獲率很低,我們可能會鎖定一個新的高排放能源系統。 而且,如果捕獲率很高,這些生產設施可能仍將失去競爭力。 這增加了資產擱淺的風險,即資產使用壽命短,無法獲得可行回報的投資。

企業將根據商業可行性最終決定大規模製氫的投資決策。 但是,政府在設定期望並協助試點項目時,起著早期的重要作用。 化石燃料路線正在成為一個冒險的賭注。談話

關於作者

托馬斯·朗登(Thomas Longden)克勞福德公共政策學院院士 澳大利亞國立大學; 菲奧娜·貝克(Fiona J Beck),高級研究員, 澳大利亞國立大學弗蘭克·喬佐(Frank Jotzo)氣候與能源政策中心主任 澳大利亞國立大學

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