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政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)最近發(fā)布的評(píng)估報(bào)告闡明了未來(lái)全球挑戰(zhàn)的規(guī)模。世界將全球變暖限制在比工業(yè)化前水平高1.5度的窗口很窄，這需要大規(guī)模加速能源轉(zhuǎn)型。
要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，還有很多事情要做，其中最重要的是快速發(fā)展太瓦級(jí)的綠色氫產(chǎn)業(yè)。
來(lái)自國(guó)際能源署（IEA)、BloombergNEF和能源轉(zhuǎn)型委員會(huì)等機(jī)構(gòu)的預(yù)測(cè)顯示，清潔氫氣將提供高達(dá)22%的能源在全球經(jīng)濟(jì)為零的情況下。這將是一個(gè)巨大的新產(chǎn)業(yè)，其規(guī)模類(lèi)似于今天的天然氣產(chǎn)業(yè)。
到2050年，大部分生產(chǎn)的清潔氫將是綠色氫——即利用可再生能源在電解器中分解水生產(chǎn)的氫。2050年凈零經(jīng)濟(jì)的綠色氫需求估計(jì)在每年3-8億噸之間。
電解槽是新興綠色氫產(chǎn)業(yè)所需的關(guān)鍵技術(shù)，因此代表了一個(gè)重大的經(jīng)濟(jì)機(jī)會(huì)。高盛預(yù)計(jì)，到2050年，將需要1.7萬(wàn)億美元的電解槽投資來(lái)實(shí)現(xiàn)凈零排放。實(shí)現(xiàn)電解裝置的脫碳和經(jīng)濟(jì)潛力需要大規(guī)模擴(kuò)大生產(chǎn)能力。
每年生產(chǎn)一百萬(wàn)噸綠色氫氣需要大約10GW的電解槽容量。這意味著，為了滿(mǎn)足綠色氫氣的預(yù)期需求，到2050年將需要3000-8000 GW(3-8tw）的電解槽容量。假設(shè)電池堆（電解槽的核心部分）的使用壽命為10年，那么將需要300-800GW的生產(chǎn)能力來(lái)維持電解槽的生產(chǎn)能力（并增加生產(chǎn)能力）。
與這一規(guī)模相比，今天的電解槽行業(yè)還只是皮毛，預(yù)計(jì)2021年全球的生產(chǎn)能力為5GW。如果電解槽行業(yè)呈線性增長(zhǎng)，到2050年實(shí)現(xiàn)800GW的產(chǎn)能將需要每年增加約28GW的產(chǎn)能，這幾乎是目前年產(chǎn)能增加的6倍，這是一個(gè)挑戰(zhàn)，但肯定是可以實(shí)現(xiàn)的。
還需要什么來(lái)支持新興綠色氫產(chǎn)業(yè)的擴(kuò)大？首先，可再生能源能力至關(guān)重要。假設(shè)可再生能源容量與電解裝置容量的比例為1:1，我們將需要部署3000-8000 GW的可再生能源來(lái)為電解裝置提供電力，以在全球范圍內(nèi)達(dá)到凈零，基本上所有的新容量都可能來(lái)自風(fēng)能和太陽(yáng)能。
將大部分容量連接到電網(wǎng)是沒(méi)有意義的，電網(wǎng)將面臨足夠大的挑戰(zhàn)，以滿(mǎn)足電氣化的需求。這就是為什么世界各地正在計(jì)劃的大規(guī)模離網(wǎng)氫項(xiàng)目如此重要。
其次，建設(shè)電解供應(yīng)鏈將是至關(guān)重要的。像去氧化器和干燥器這樣的關(guān)鍵工廠平衡部件的供應(yīng)鏈將需要以與該行業(yè)其余部分相同的速度擴(kuò)大規(guī)模。擴(kuò)大某些關(guān)鍵礦物質(zhì)的供應(yīng)或?qū)Ｗ⒂诓灰蕾?lài)它們的電解槽設(shè)計(jì)也很重要。例如，國(guó)際可再生能源機(jī)構(gòu)（IRENA）估計(jì)，目前全球銥的產(chǎn)量只能支持每年7.5GW的PEM電解器產(chǎn)量。
對(duì)于所有類(lèi)型的電解槽，新興行業(yè)的龐大規(guī)模意味著從一開(kāi)始就將電解槽及其供應(yīng)鏈設(shè)計(jì)成循環(huán)的是至關(guān)重要的，這不僅是為了減少所需的原材料數(shù)量，也是為了避免產(chǎn)生大量的廢物。
第三個(gè)關(guān)鍵因素是重新定義綠色氫生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)學(xué)。雖然可再生能源的持續(xù)成本降低和政策環(huán)境的改善將有所幫助，但我們這些電解行業(yè)的人也可以盡自己的一份力量。鑒于目前綠色氫成本的主要貢獻(xiàn)者是電解槽的資本成本，設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單、更便宜的電解槽將是至關(guān)重要的。
例如，設(shè)計(jì)可對(duì)電解質(zhì)加壓的電池堆消除了工廠平衡中對(duì)昂貴的氫氣壓縮機(jī)的需求。更簡(jiǎn)單的電解槽設(shè)計(jì)也將更適合大規(guī)模生產(chǎn)，為所需的數(shù)百千兆瓦的生產(chǎn)能力鋪平道路。
提高電解槽的效率對(duì)于提高綠色氫的經(jīng)濟(jì)性也至關(guān)重要。一旦電解器的成本下降，電力將占制氫成本的大部分。提高電解槽效率將降低這一成本構(gòu)成，每百萬(wàn)噸氫氣生產(chǎn)能力有可能為氫氣生產(chǎn)商節(jié)省數(shù)十億美元的可再生能源資本支出。
就我個(gè)人而言，我對(duì)建設(shè)這個(gè)新興太瓦級(jí)產(chǎn)業(yè)的潛力非常樂(lè)觀，我期待著與我們的合作伙伴一起以驚人的速度實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。
