绿色氢的成本和潜力

amayra796

氢在重工业和长途运输等难以电气化的行业脱碳方面发挥着关键作用。

国际可再生​​能源机构 ( IRENA ) 的报告《实现 1.5°C 气候目标的全球氢贸易：绿色氢成本和潜力》根据土地可用性估算了绿色氢生产的潜力，将禁区视为保护区，森林、湿地、城市中心、斜坡和水资源短缺。

即使考虑到这些土 牙买加 手机号码数据 地可​​用性限制，绿色氢的技术潜力仍然几乎是 2050 年全球一次能源需求估计的 20 倍。然而，这种潜力并不是一刀切的价值；它是成本和可再生能源容量之间的连续关系。


就生产成本而言，这直接取决于可再生能源投入（主要成本发电机）、电解槽和 WACC 的成本。到 2050 年，实现净零排放能源系统将需要近 14 太瓦 (TW) 的太阳能光伏、6 太瓦的陆上风电和 4-5 太瓦的电解。由于这些部署，创新、规模经济和供应链优化预计技术成本将大幅下降。未来，在最乐观的情况下，对于最佳地点，绿色氢的生产可能达到近 0.65 美元/千克氢 (kgH2) 的水平。在技​​术成本较高的更为悲观的情况下，即使到 2050 年，最低生产成本为 1.15 美元/kgH2，升至 1.25 美元/kgH2，以满足每年 74 艾焦耳 (EJ) 的需求。

尽管全球绿氢潜力绰绰有余，但在某些国家，潜力有限，国内生产可能不足以满足国内需求。例如，由于领土的性质，日本和韩国受到最严格的限制：日本总领土的 91% 和韩国总领土的 87% 被排除在氢气生产之外。

到 2050 年，韩国将需要利用其可再生能源潜力的约三分之一来满足其国内能源需求。然而，一旦考虑到电力消耗，几乎没有剩余可用于氢气生产。日本的技术潜力约为 380 吉瓦 (GW) 的光伏发电和 180 吉瓦的陆上风电，这足以在 2.4 美元/kgH2 的价格下每年生产约 2000 万吨氢气 (MtH2)。资源质量相对较差（大多数光伏发电不到 14%，风电不到 30%），并且大部分潜力用于满足电力而非氢气的需求。

其他需要相对较高比例的可再生能源潜力来满足国内氢需求的国家是印度（89%的土地被排除在外，主要是由于人口密度、农业用地、稀树草原和森林）；德国（66%主要被森林和农业用地排除）；意大利（62% 被排除，主要是因为地势陡峭、人口密度和农业面积）；和沙特阿拉伯（94% 被排除，主要是因为缺水）。



水被用作电解的输入，被认为是绿色氢生产的关键参数之一。在资源匮乏的地区，可以使用海水淡化技术。即使在远离海岸的地区，也可以考虑水运，这会增加供水成本，但仍占制氢总成本的相对较小部分，达到0.05美元/kgH2的水平，相当于1-电解槽能耗的2%。

该限制对氢潜力影响最大的地区是沙特阿拉伯（减少了 92%）；中东（减少 83%）；摩洛哥（减少 63%）；和亚洲其他地区（减少 61%）。即便如此，潜力仍然相对巨大。沙特阿拉伯减少的光伏潜力仍足以每年生产约 190 MtH2，而摩洛哥将是这些地区中最小的地区，仍将能够生产约 90 MtH2/年。

分析的主要不确定性在于成本水平，特别是到 2050 年可再生能源、电解和 WACC 资本支出的演变。一方面，技术将继续进步，部署将导致供应链优化、标准化和更快的执行。另一方面，随着系统过渡到固定资本资产而不是燃料，像 2021 年那样的大宗商品价格周期可能会导致资本成本上升，尽管对能源价格的影响较小，因为它只会影响新资产。各种技术的最低成本尚不清楚。如果太阳能光伏发电的成本保持近期趋势，并且电解槽成本也达到较低水平，光伏发电可能会变得更加经济。撒哈拉以南非洲、中东和拉丁美洲的一些国家拥有巨大的可再生能源潜力，其成本水平的主要不确定性是到 2050 年它们能够将高 WACC 降低多少。事实证明，这对于定义可再生能源至关重要。国家之间的成本差异大于可再生资源的质量。