德国氢能战略:在能源转型中引领世界
蒋再正
前言 : 德国在国家氢气战略中,将大量赌注押在了对使用可再生能源生产的氢上。该战略巩固了德国成为全球技术领导者的雄心壮志,其明确将重心放在"绿色"品种上,而牺牲了使用有争议的碳捕捉和储存(CCS)技术。虽然环保人士大多欢迎这种做法,却遭到了工业界的反对。但仍有许多专家认为,这一战略开启了德国能源转型的新篇章。
德国政府已经同意一项国家氢气战略,其重点是利用可再生能源制造的氢气,以推动具有里程碑意义的能源转型,并占有未来的工业市场。这项战略于6月10日被批准,内容主要是:" 只有基于可再生能源('绿色'氢)生产的氢气才能长期使用 。 在德国备受争议的使用碳捕获和储存(CCS)的 天燃气 制氢只能以"过渡的方式"使用 。在应对气候变化的斗争中,用可再生电力制造的氢气越来越被视为重工业和航空等排放顽固行业的灵丹妙药。德国为自己设定了到本世纪中叶实现气候中立的目标,其致力于成为相关氢气技术的全球领导者——不仅要启动其具有里程碑意义的能源转型的下一阶段,而且要为其国际知名工业确保一个充满希望的增长市场。
德国经济和能源部长彼得•奥尔特迈尔(Peter Altmaier)表示,这一战略是一个"量子飞跃",将能源转型和气候保护提升至"新的质量水平"。在宣布这一战略的新闻发布会上,他称该倡议是"自决定推出支持可再生能源以来最重要的创新"。研究部长安贾·卡利切克(Anja Karliczek)说,全世界都意识到绿色氢气技术带来的机遇,建立全球氢气经济为德国工厂制造商提供了巨大的潜力。其将作为未来能源给气候和就业提供"双重提升"。
氢能用途
新篇章
《德国国家氢能战略》中提出从以下几个方面实现氢能产业的发展:
· 提升氢能作为替代能源的经济性竞争力
· 开拓使用德国本土氢能技术的国内市场
· 建立完善氢能供应网络
· 助力氢燃料成为替代能源整体
· 加强氢能相关技术培育
· 加强氢能相关市场国际合作
· 完善氢能储运安全规范建设
"国家氢气战略开启了气候保护的新篇章,"德国能源机构(dena)负责人安德烈亚斯·库尔曼(Andreas Kuhlmann)表示。" 国家氢气战略是能源转型持续成功以及气候目标长期可实现性期待已久的基础 。其为能源转型创造了先决条件,这种过渡更密切地将工业和气候政策相互交错。化学工业协会VCI也称该战略是"能源转型成功的决定性一步",但敦促政府考虑所有现有的低排放氢气形式,包括那些使用天然气和CCS的氢气。
新的生产方法
越来越多的国家努力追求气候中和,大量押注于用可再生电力制氢,以减少顽固的工业排放。但是,生产极其富能源的天然气需要大量的电力,使得它比传统燃料更昂贵。这就是为什么需要采取果断的政府行动来解决日益被称为国际"氢经济"的问题。
通过提高效率和直接用清洁电力取代化石燃料,例如使用电动 汽车 而不是内燃机模型,可以避免目前大部分的温室气体排放量。但是在很多情况,这种方法行不通。例如由于重量原因,没有技术能够使大型飞机和船舶使用电池。这种战略在许多工业部门也举步维艰,例如,化学品或炼钢,因为当前工艺不可避免地产生二氧化碳排放。因此需要全新的生产方法, 用电解槽制造的绿色氢气已成为实现碳中和所需的深度减排的主要候选者 。
与该战略相吻合的是,德国钢铁制造商蒂森克虏伯(Thessenkrupp)表示,已扩大水电解产能,将绿色氢气生产扩大到千兆瓦级。目前,世界上许多国家正计划进入氢气经济。水电解正日益成为建设可持续、灵活的能源系统和无碳工业的关键技术。这将会开辟新的市场。
电解槽容量增加200倍
该战略表示,德国的目标是到2030年建立容量为5吉瓦(GW)的工业制氢设施,包括必要的陆上和海上可再生能源供应,大致相当于五个核电站或大型燃煤电厂。最迟到2035年或2040年将再增加5GW。除了现有的支持计划外,德国还将提供70亿欧元用于氢技术的发展。此外,还将投资20亿欧元在合作伙伴国家建立大型的"德国制造"制氢厂。德国将在未来进口大量绿色氢,因为该国根本没有足够的空间来安装制造它所需的大量可再生能源。
联邦政府在提出《德国氢能战略》时,正在为私人投资氢发电、运输和使用奠定基础,这些投资在经济上是可行的和可持续的,这也可以在减轻COVID-19危机的影响和恢复德国和欧洲经济方面发挥作用。在2023年之前为第一个加速阶段,为建立一个运作良好的国内市场打下基础。与此同时,研究和发展以及国际方面等基本问题也需要解决。下一阶段将于2024年开始,稳定新兴的国内市场的同时,塑造欧洲和国际的氢能市场。
在该战略的介绍中,政府网络宣布与Marocco建立联盟,参与非洲第一个工业规模可再生氢项目的建设,该项目每年将节省100,000吨的二氧化碳排放量。库尔曼说,该战略"是世界上首个 远远超出氢的最终用途的战略 之一,并涵盖了全部动力燃料,这种方法考虑了合成甲烷,煤油,甲醇和氨提供的机会。因此《德国氢能战略》也可以看作是对发展欧洲动力燃料市场的明确承诺。"
有风险的赌注?
目前的清洁氢气的成本仍然很高,无法被广泛使用,其价格可能直到2030年才能充分下降。而其中氢的来源也很重要。目前它主要由天然气工业生产,伴随着大量的碳排放,该类型被称为 灰色氢 。其价格主要受天然气价格影响且相对便宜,但它的二氧化碳排放成本较高。 蓝色氢 的价格也主要受到天然气价格的影响。但其第二重要的驱动因素是捕获,再利用或存储碳排放的成本。碳捕获和储存(CCS)成本的降低将会使蓝色氢的价格更接近于灰色氢。 绿色氢 的价格会受到电解的成本与电解过程中使用绿色电力的价格影响。在过去的十年中,太阳能和风能的发电成本已显着下降,这也是德国将战略目标放在绿色氢上的一个因素。
克劳斯·斯特拉特曼(Klaus Stratmann)在《商业日报》 Handelsblatt的评论中写道,该战略的信号效应对经济和整个欧洲都具有重要意义,但他警告称,该战略能否在未来几十年和几十年内实施尚不确定。斯特拉特曼写道:"因为德国政府完全致力于一种变种,即绿色氢,给自己施加了沉重负担。" 他认为,要实现这一目标将需要大量的可再生能源,而且不清楚德国是否能够进口必要的数量。斯特拉特曼说,蓝色氢可能会为越来越多地用于绿色氢的氢基础设施铺平道路。
参考文献:
German hydrogen strategy aims for global leadership in energy transition……Journalism for energy transitiion
The clean hydrogen future has already begun …… IEA
The National Hydrogen Strategy…… Nationale Wasserstoffstrategie
因为俄罗斯是一个资源大国,几乎是可以控制着整个欧洲的资源,俄罗斯的油气也是很多欧洲国家的供应地。俄国的资源是比较丰富的,很多国家的国土面积比较小,所以都要依靠俄罗斯的资源出口。因为整个欧洲的能源都是比较匮乏的,但是俄罗斯的资源又非常的丰富,因为俄罗斯的国土资源面积非常的大,另一方面也是因为俄罗斯的地理环境非常的好,也一直都是欧洲很多国家的主要能源的供应地。
特别是像法国,德国这些欧洲国家和俄罗斯也有着长期的合作,俄罗斯也一直通过在海上建立的管道为德国输送能源,而且非常巧妙的避开了波兰和乌克兰。所以欧洲这些国家想要得到发展,他们肯定是没有办法离开俄罗斯所提供的能源的。虽然美国并不缺能人,但是他们肯定不会用这么低的价格把这些能源给卖出去,所以欧洲这些国家肯定不会去向美国购买能源的。
所以欧洲这些国家唯一能够以低廉的价格买到这些天然能源的国家就只有俄罗斯了,这也是很多国家都离不开俄能源的根本原因。因为现在基本上每一个国家想要得到发展,都必须要依靠天然能源,但是很多国家的国土面积都非常的小,基本上没有特别丰富的能源。虽然俄罗斯的人口数量并不是很多,但是国土面积一骑绝尘。所以肯定也是拥有着非常丰富的天然资源的,他们把这些天然的资源也非常低廉的价格向外销售,所以很多国家也是依靠俄罗斯的这些资源才得到发展的。
而且英国和法国这种国家本身就没有办法离开俄罗斯的天然气和石油资源,因为这对于一个国家的发展是至关重要的。如果停止使用俄罗斯的天然气和石油资源,对于国家的发展有着很大的影响,而且还很有可能会影响普通群众的日常生活。
继8月美国打算扩大对“北溪-2”天然气管道项目制裁范围后,该项目又因俄罗斯反对派人士纳瓦利内疑似中毒事件再添变数。德国总理默克尔近日态度也发生转变,称不排除以“北溪-2”项目制裁俄罗斯的可能性。
自2011年筹划起,“北溪-2”项目引发的争议不断。美国、乌克兰、波兰、波罗的海三国是最为激烈的反对者。在德国内部,绿党、保守党对该项目表示怀疑的声音也越来越大。
目前,“北溪-2”项目已完工94%,仅剩最后150公里。在重重博弈之中,该项目能否于明年年初竣工?如果该项目被迫中断或延期,谁的利益将受损,谁又会因此渔翁得利呢?
或损害德国天然气战略
如果“北溪-2”项目得以如期建成,德国将是该项目最大的获益方。德国将因此成为欧洲能源中心,并为国内能源转型提供支撑。
德国“气候保护计划2030”战略显示,德国希望在十年内增加天然气的进口与输送,从煤炭和核能转向可再生能源。在转型过程中,天然气被视作可再生能源的最佳替代品,并可填补因煤炭和核电退出带来的空白。此外,天然气还可为间歇性风能和太阳能发电提供支持。
在天然气价格上,据咨询机构伍德·麦肯齐(Wood Mackenzie)估计,如果“北溪-2”项目明年如期竣工,将使得欧洲的天然气成本降低约25%。
但如果“北溪-2”项目中断,将迫使德国重新制定能源战略,柏林未来天然气集团(Zukunft Erdgas)天然气部门负责人凯勒(Timm Kehler)称,紧随其后的便是项目投资减少和天然气价格上涨。
此外,如果项目中断,还面临成本难以收回和赔偿等问题。
据外媒报道,目前参与该项目的公司已投入95亿欧元,仍处于亏损状态。其中,俄罗斯天然气工业股份公司出资占一半,其余由德国、法国、荷兰、奥地利等国企业投资,共有欧洲五家能源公司分摊了剩余投资成本。
德国杜伊斯堡-埃森大学能源经济学教授韦伯(Christoph Weber)认为,如果因政治原因而中断此项目,这些公司可能向政府寻求赔偿,这些钱最终可能由纳税人来支付。
谁将渔翁得利?
一直以来,美国都是“北溪-2”项目域外最大的反对者。特朗普上台后,就以“德国不交北约军费反购买俄罗斯天然气”为由激烈反对该项目。去年12月,美国国会借国防预算法案制裁参与“北溪-2”项目的企业,迫使已完工94%的“北溪-2”项目陷于停滞。
林伯强表示,美国插手“北溪-2”项目,有两个主要原因。从经济上看,美国一直试图想把天然气卖到欧洲,这符合其本国的商业利益;从外交上看,该项目绕开了乌克兰,现在美国与乌克兰的外交关系较为紧密,而与俄罗斯的外交关系更差。
俄罗斯联邦安全会议副主席梅德韦杰夫称,美国的目的非常直白,就是为了抢生意,把自己的液化天然气卖到欧洲,全然不顾欧洲伙伴的利益。
作为全球最大的天然气生产国,美国一直想为自己的页岩气寻找市场,在欧洲市场上与俄罗斯一直是直接的竞争对手。不过,由于运输路途遥远,美国的页岩气在欧洲市场的价格远高于俄罗斯天然气,这也使其市场上份额常年远远少于俄罗斯。
欧盟统计局的数据显示,德国目前进口的天然气中,约50%~75%来自俄罗斯。德国超过90%的天然气消费都依靠进口。
林伯强认为,如果该项目中断,美国很有可能成为受益者。从经济上来看,美国的页岩气价格本身并不贵,问题在于输送,美国可以想办法将其运送给欧洲。从外交上来看,也算是为乌克兰撑腰。虽然美国没有让因此让乌克兰获益,但也没有让俄罗斯牟利,维持了“双输”的局面。
“当然,其他天然气供给国也有可能从中获利。”林伯强称,在国际天然气市场上,天然气买卖的逻辑都差不多,欧盟国家可以向其他方向拓展资源。
韦伯(Christoph Weber)也认为,在能源多样性上,挪威、北非、中东都有足够的天然气资源供应,比如卡塔尔、阿尔及利亚、利比亚或阿塞拜疆等国,均可满足德国的需求。
但是,在德国东部经济联盟(OAOEV)主席赫曼(Oliver Hermes)看来,如果中止工程建设,虽然德国可以寻找其他途径,但无论是从美国进口价格更高的液化天然气,还是重新开辟新的天然气进口渠道,都将使欧洲的天然气安全面临供应瓶颈,并且付出更高成本。
该国的可再生能源提上一个新台阶,这次归功于风能和太阳能基础设施的扩张,在这个加速发展的时代以后人们就不会在面临资源短缺问题了。对此我还有以下几点看法:
一、什么是可再生能源?
1.太阳能:我们可以利用太阳辐射的光通过太阳能电池转换成电力,也可以利用太阳的即热气来把水加热就是我们常见的太阳能热水器。
2.风力发电:风力发电是由风的力量转动扇叶来带动发电机发电,扇叶越长风速越快就能截取越多的风能。
3.海洋能:海洋覆盖地表三分之二以上并隐藏着丰富的海洋能源,其中包含了波浪能、温差能、潮汐能、潮流能等。
4.地热能:是来自地球内部深处的能量和机油钻井取得地底热水等。
二、可再生能源有什么作用?可用到哪些地方?
相对比石油、煤炭等化石燃料污染空气来说可再生能源在自然界可以循环再生,取之不尽用之不竭,是一种清洁绿色低碳的能源,可再生能源是中国多轮驱动能源体系的重要组成部分,对于改善能源结构,保护生态环境,应对气候变化具有重要的意义,同时可再生能源就发生在我们日常身边,现在很多农村家庭依然保持着太阳能热水器,还有很多将废弃物进一步炼化转换成能量等。
三、过度开采不可再生能源的危害有哪些?
就像是石油煤炭就是不可再生能源,如果长期大量使用肯定会对我国的空气质量造成影响,这些生活废气和工业废气的排放都可能是造成气候变暖的原因之一,所以对于新能源的开发我们一定要大力支持。
1、德国严重依赖化石燃料从俄罗斯进口,能源转型期间,但德国国内资源已基本枯竭,开采成本也非常高。
2、2021/2022年间,欧洲能源价格不断上涨,且欧洲的主要能源供应国之间的局势紧张,让如何解决进口依赖和可再生能源转型问题成为德国无法回避的焦点。
3、欧洲本身面积有限,并没有多少矿产油井储备,然而欧洲又是发达国家聚集地,每天需要海量的能源消耗。
4、俄罗斯是世界上面积最大的国家,并且有非常丰富石油天然气等能源储备,俄罗斯有挨着欧洲。