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随着高成本抑制需求,清洁氢的热度消退

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早在 2021 年,管理着 10 万亿美元资产的贝莱德 (BlackRock) 的首席执行官在利雅得的一个舞台上预测,下一个价值 10000 亿美元的初创公司将不是媒体公司或搜索引擎,而是开发“绿色氢能、绿色农业、绿色钢铁和绿色水泥”的企业。

四年后,拉里·芬克 (Larry Fink) 改变了口风,上周在休斯顿对石油和天然气高管的听众说:“每个人都在谈论氢能的机会。好吧,我们可以拥有绿色氢气和蓝色氢气,但有人愿意付出代价吗?

在德克萨斯州举行的“S&P Global 的 CERAWeek”会议上,其他发言者同样对清洁氢的前景持悲观态度,清洁氢是一种可以替代化石燃料的气体,用于航运、航空、化工、钢铁和水泥等难以清洁的行业。

石油公司沙特阿美首席执行官阿敏·纳赛尔 (Amin Nasser) 指出,与化石燃料相比,绿色氢的成本很高,这表明“关键的转型技术真正具有竞争力并被迅速部署”。

“许多人的目标是到 2030 年将 [绿色氢] 价格提高到每公斤 1 美元。然而,仅生产成本目前就从每公斤近 4 美元到 12 美元不等,“他说,并将国际能源署 (IEA) 今天的成本数据与拜登政府 2030 年的目标成本进行了比较。

2023年生产不同类型氢的成本

即使是清洁氢的销售商也接受了这种情绪已经下降的趋势。工业气体跨国公司林德(Linde)全球清洁能源副总裁大卫·伯恩斯(David Burns)表示,现在“更具有现实主义感,一种更务实的方法”。但是,他补充说,“满足为不同行业客户付款的意愿”的可行项目仍在向前推进。

绿色氢气成本更高

根据国际能源署 (IEA) 的数据,生产绿色氢气(由可再生能源制成)的成本是传统、最常见和污染最严重的化石燃料的 1.5 到 6 倍。

但国际能源署表示,这种情况可能会改变。化石天然气的价格可能会上涨,或者碳定价可能会使基于化石燃料的氢更加昂贵。或者,到 2030 年,大规模部署绿色氢能可以将每公斤成本从沙特阿美 Nasser 引用的 4-12 美元降至 2-9 美元。国际能源署表示,中国部分地区的太阳能价格可能会更低,那里丰富的太阳能与更便宜的电解槽(将水转化为氢气的设备)相得益彰。

“未来的成本演变将取决于许多因素,例如技术发展,尤其是部署的水平和速度,”国际能源署在其最新的全球氢能审查中表示。

但正如 BlackRock 的 Fink 所指出的那样,高价格被证明是部署的障碍。近几个月来,BP 和 Ørsted 等公司以不利的经济状况为由取消或推迟了绿色氢生产项目。

政府推动氢能需求

一些政府已经介入,试图增加需求。例如,欧盟规定,到 2030 年,合成燃料(包括基于绿色氢的燃料)必须占其机场所有飞机燃料的 1.2%,到 2050 年必须占 35%。

欧盟对航运采取了类似的措施,而德国政府的一项计划旨在支付在钢铁、水泥、造纸和玻璃等行业购买清洁氢的额外成本,以免产生财务风险。

国际能源署表示,这些政策有所帮助——但“这些努力的总体规模仍然不足以让氢能为实现气候目标做出贡献”。10 月,总部位于巴黎的分析师将他们对 2030 年氢需求的预测与上一年相比下调了约五分之一。

绿色氢能的供应问题

对绿色氢供应的估计似乎也被夸大了。专家最近告诉 Climate Home,计划中的将氢气从北非输送到欧洲的管道将难以提供欧盟所希望的数量。

波茨坦气候影响研究所 (PIK) 研究员阿德里安·奥登韦勒 (Adrian Odenweller) 警告说,欧盟“当然不应该指望”短期内从阿尔及利亚和突尼斯交付绿色氢能。

“绿色氢生产项目的记录不佳,经常被延误。我预计,对于需要国际协调的大型基础设施项目(例如管道)来说,情况会更糟,“他说。

SoutH2 管道和生产设施也面临活动人士的反对。北非女权主义正义网络 MENAFem Movement 的主任 Shereen Talaat 在一份由近 90 个非政府组织发表的声明中表示,批评这个庞大的项目,它“利用非洲的土地、水和劳动力来满足欧洲的能源需求,而妇女——尤其是农村和前线社区的妇女——首当其冲地受到水资源短缺、土地剥夺和能源贫困的影响”。

绿色氢项目需要土地来建造设施,需要水和可再生电力来生产氢气。阳光充足的地区(有助于廉价地生产绿色氢气)通常没有太多的水。国际能源署表示,40% 的绿色氢能项目位于地中海、墨西哥和印度北部等缺水地区。

为了解决这个问题,沙特阿拉 伯、澳大利亚和毛里塔尼亚等干旱国家的许多开发商正在开发海水淡化厂,为其绿色氢设施提供水,这样他们就不会从当地人那里带走水。

尽管存在所有挑战,但 Wood Mackenzie 分析师 Hector Arreola 认为,清洁氢是钢铁、水泥、化工和重型运输领域“实现深度脱碳的最可行途径”,也是氨、甲醇和炼油排放的唯一绿色解决方案。

“虽然由于当前的成本障碍,氢能的广泛采用可能需要更长的时间才能实现,但降低成本的道路已经确立,”他说。“随着技术规模的扩大、电解槽效率的提高和可再生能源成本的持续下降,生产成本有望下降——遵循类似于太阳能和风能的轨迹。”



来源:气瓶设计的小工程师
航空电力农业风能太阳能管道
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首次发布时间:2025-04-03
最近编辑:24天前
气瓶设计的小攻城狮
硕士 从事IV储氢气瓶行业。
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关于氢气喷射火焰的长度计算

最近一直在想,既然知道高压下氢气通过泄放口的质量流率是多少,那么氢气在这个喷射口和质量流率下的火焰是多长呢?抱着遇事不决,AI搜索的心态去查了一下。搜索问题是:70mpa氢气以 1200 m/s 的速度从 2 mm 圆孔喷口喷出并点燃时,火焰长度?这是AI给出的答案:差一点就说服我了,感觉它好有逻辑。但是理性的我觉得这485mm,肯定是不对的。那么怎么办呢?当然是查文献了,查到了三组文献第一组:我就直接给翻译过来的了第二组:第一组我计算了一下,感觉计算出来的数值很小,可能并不适用于高压氢气喷射火焰,第二组呢,我不知道这个热释放率,所以也不知道好不好用,但是我觉得应该还有更方便的公式。于是在这篇论文中找到了我想要的答案:就是这个计算公式,D 是实际喷嘴直径,m;是质量流量,kg/s。这个方程只需要知道实际泄漏直径和质量流量。(关于这两个系数,一个是76,一个是116,主要是火焰的最小长度和火焰的最大长度。)接下来我们验证一下,假设氢气泄放口0.002m,质量流量0.1kg/s,带入两个公式(我是用MATLAB编制的计算程序)通过图可以知道在质量流量为0.1km/s时候,火焰长度在4-6m左右。当然,我需要去验证我的计算对不对;我看到邹林志教授和李贝教授等做的研究,最大火焰长度在4.93m,也就是这我计算的这个区间内。附录:下面是MATLAB的计算成型,其实有兴趣的小伙伴可以让m和D都成为变量(知道你们懒,所以我把76的给你们做出来了)matlab程序1% 定义参数d =0.002;m =linspace(1,0,1000);% 生成从 1 到 0 的 1000 个离散点% 计算两个公式的 L_FL_F1 =76.*(m .* d).^0.347;% 第一个公式L_F2 =116.*(m .* d).^0.347;% 第二个公式% 绘制对比图figure;plot(m, L_F1,'r-','LineWidth',1.5,'DisplayName','L_F = 76·(m·D)^0.347');hold on;plot(m, L_F2,'b--','LineWidth',1.5,'DisplayName','L_F = 116·(m·D)^0.347');xlabel('m');ylabel('L_F');title('两个公式的对比图');legend('show');% 显示图例grid on;hold off;matlab程序2% 定义不同的 D 值D_values = 0.001:0.001:0.008;% 定义 m 的取值范围m = linspace(0, 1, 1000);% 创建图形窗口figure;hold on;% 定义颜色映射,为不同的 D 值选择不同的颜色colors = hsv(length(D_values));% 循环遍历不同的 D 值for i = 1:length(D_values) D = D_values(i); % 计算 L_F1 L_F1 = 76 .* (m .* D) .^ 0.347; % 绘制不同 D 值下的曲线,使用不同颜色 区分 plot(m, L_F1, 'Color', colors(i, :), 'LineWidth', 1.5);end% 添加坐标轴标签xlabel('m');ylabel('L_F1');% 添加标题title('不同 D 值下 L_F1 = 76 * (m * D)^0.347 随 m 的变化曲线');% 添加图例legend(arrayfun(@(x) sprintf('D = %.3f', x), D_values, 'UniformOutput', false));% 显示网格线grid on;% 关闭图形保持模式hold off;来源:气瓶设计的小工程师

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