西门子能源：碳中和目标下 绿氢引领新一轮能源变革
应对全球气候危机，实现温室气体的净零排放，“碳中和”目标正促使各国朝着绿色、零碳经济转型。氢能是清洁能源的表现形式之一，由于“绿氢”产自可再生能源，因其具有的从生产到使用的零碳排放优势而备受青睐。
在智利最南端的麦哲伦省，立足于当地丰富的风能资源，西门子能源携手多个合作伙伴共同打造了“Haru Oni”项目，创新了绿氢生产与应用的场景，即利用可再生能源生产气候中立的合成燃料，这不仅能为高碳排放的交通运输行业提供清洁燃料，也将为可再生能源丰富的地区提供清洁能源输出提供巨大商机。
西门子能源首席执行官克里斯蒂安·布鲁赫博士（Christian Bruch）表示，“可再生能源将不仅在有市场需求的地方生产。风能、太阳能等自然资源丰富的地区也将成为可再生能源的产地。因此，新的供应链将在世界各地兴起，支持可再生能源在地区间的运输。”
西门子能源股份公司新能源业务全球首席战略官兼新能源亚太区业务负责人赵作智博士在接受采访时表示，重要行业如交通运输、工业等的??深度脱碳离不开绿氢的使用。未来，氢能在储能和运输方面将扮演越来越重要的角色。
可再生能源的全球化分配
氢气作为能源载体，将在全球能源转型中与电力互为补充。电解水制氢被认为是未来制氢的发展方向，尤其是利用可再生能源电解水制氢。
目前传统的制氢模式，不管是“灰氢”还是“蓝氢”，它们的生产还是使用过程，都存在着高碳排的问题。当电解水制氢过程中使用的电力完全来自风能、太阳能、水能或地热发电等可再生能源时，其产生的氢气才能被称为“绿氢”。
数据显示，2020年，全球交通运输行业二氧化碳排放量高达排放量达到88亿吨，仅次于能源、工业成为第三大碳排放源头，尤其是公路运输占比较高。因此，在二氧化碳减排面临挑战的领域，比如交通运输、炼油和钢铁等行业，绿氢将助力其实现深度去碳化。
“Haru Oni”项目依托智利的风能优势，通过电解槽利用风电将水分解为氢气与氧气，然后利用从空气中捕获二氧化碳与绿氢结合，制取合成燃料。在这个过程中，西门子能源灵活高效的质子交换膜（PEM）电解技术，由于其具有的快速启停，在极短时间达到满载运行的优势，能够很好的解决风能的不稳定性问题。
未来，由绿氢制成的合成燃料，将有着广阔的新应用领域。与传统化石燃料相比，合成燃料的碳足迹显著降低，基于合成燃料的绿色产品，将成为运输、交通或供暖部门深度脱碳的有力选择。
据了解，“Haru Oni”试点项目是全球首个工业级综合性合成清洁燃料商业工厂。预计最早在2022年，工厂将完成第一阶段试点，年产约13万升合成清洁燃料。根据项目规划，，将在2024年和2026年分别实现5500万升和5.5亿升的年产量目标。
智利享有风力发电的优越气候条件，且电力成本低，具备面向全球市场生产、出口以及在本地应用绿氢的巨大潜力。“Haru Oni”项目产生的经济效益，不仅可以促进可再生能源丰富的地区经济增长，也能通过清洁能源传输机制，令工业国家受益于更加多元化的绿色能源供应和稳定的能源成本，实现双赢的局面。
2021年5月，西门子能源启动了中东和北非地区首个工业级太阳能驱动的绿色氢能生产设施，利用太阳能园区的日光太阳能，该项目能够在1.25MWe的峰值功率下，每小时生产大约20.5公斤的氢气。
该试点项目展示了从太阳能制绿氢到氢气的存储和再电气化。这套系统可以为可再生能源的生产提供缓冲，既可用于针对需求增加的快速响应，也支持长期存储。在该地区太阳能光伏发电和风力发电成本低廉的背景下，氢气有望成为未来能源组合中的关键燃料，并有可能为拥有丰富可再生能源资源的地区带来能源出口的机会。
根据国际氢能委员会预计，到2050年，氢能将承担全球18%的能源终端需求，创造超过2.5万亿美元的市场价值，燃料电池 汽车 将占据全球车辆的20%~25%，每年为交通运输行业贡献至少三分之一的碳减排。
西门子能源正在通过构建电能多元化转化系统（Power-to-X）的基础设施帮助客户实现其去碳化目标，并为全球范围内的跨行业去碳化做出贡献。西门子能源拥有面向可持续的、零碳排放的能源供应所有核心技术，从可再生能源、高效燃气电厂，到输配电和低碳的能源工业应用关键设备和解决方案，再到高效的电解水制氢解决方案。
在中国实施首个兆瓦级绿色制氢项目
氢能产业在整个能源行业的地位已逐渐提高。截至2021年初，全球已有30多个国家发布氢能产业发展路线图。日本和欧盟均已公布氢能战略，对2030年和2050年的绿氢产量和氢能源 汽车 的普及率提出具体目标。
去年，国务院办公厅及国家能源局等颁布了《新能源 汽车 产业发展规划（2021-2035年）》《关于建立健全清洁能源消纳长效机制的指导意见（征求意见稿）》等支持政策，鼓励推广绿氢、分布式能源、燃料电池等重点技术的研发和商业应用，氢能产业将迈入商业化和规模化发展的新阶段。
推广绿氢使用的一大难点在于如何降低成本。对此，赵作智博士以光伏发电成本下降举例对照，一是技术的创新突破，二是规模化应用的效应。“将需求端培养起来以后，能够有效拉动供给端，规模化效应就起来了。”他认为，绿氢的成本在于电解槽设备和用电成本，其中，可再生能源产生的绿电成本高低，以及设备的利用小时数，是最大的影响因素。
今年4月，BloombergNEF发布的氢能平价更新报告，建模预测了15~28个国家未来的绿氢降本路线，表示到2050年绿氢价格将低于天然气、灰氢和蓝氢，届时，绿氢成本将较现在降低85%，低于1美元/千克。报告同时表示，到2030年，从成本上来讲蓝氢项目的必要性将大大降低了。受益于光伏成本的大幅降低，未来绿氢降本有望提速。
在碳达峰、碳中和目标的推动下，广东、上海、浙江、江苏、山东等30个省份将氢能写入“十四五”发展规划，总产值规模将达近万亿元。此外，北京、河北、四川等省份还纷纷出台了氢能产业发展实施方案。
对于国内氢能市场的发展，赵作智博士表示，“中国是很好的一块土壤，我们有政策、有资本，也有??各行各业，一些领军企业也有意愿去尝试一些新技术，有资金、有人才、有市场，未来，随着技术的进步，绿氢的发展潜力十分巨大。”
据了解，西门子能源专注于三大领域的技术创新，一个是低碳或零碳的发电；第二是低碳环保的输电；第三是针对工业领域的去碳化，尤其是油气、化工、造纸等能源密集型行业。
赵作智博士透露，目前，西门子能源在国内布局，主要是通过和领军企业合作，发挥各自优势降低成本，推进技术应用。在实现双碳目标的背景下，业内遵循着需求拉动供给的规律，以技术解决方案节能降本，推动应用规模化的形成。
2019年9月，西门子与国家电力投资集团（“国家电投”）签署《绿色氢能发展和综合利用合作谅解备忘录》。双方计划进一步拓展绿色氢能项目的合作。
2020年8月，西门子能源与中国电力国际发展有限公司（下称“中国电力”）旗下的北京绿氢 科技 发展有限公司签署协议，为中国电力氢能创新产业园提供一套橇装式质子交换膜（PEM）纯水电解制氢系统“Silyzer 200”。这一项目所在的北京市延庆区是将于2022年举行的大型 体育 赛事的三大赛区之一。西门子能源的绿色制氢解决方案将帮助确保赛事期间和赛后的公共交通运营所需的氢能供应。
据介绍，这是西门子能源在中国实施的首个兆瓦级别绿色制氢项目，设备已经运达现场，在安装调试后将很快投入运营。作为该制氢-加氢一体化能源服务站的核心设备，西门子能源提供的PEM纯水电解制氢系统Silyzer 200能够以高能量密度和运行效率实现工业规模的高品质氢气生产。此外，该制氢系统具有快速响应能力，带压启动至稳定运行时间不超过1分钟，并可直接与可再生能源耦合。
展望未来发展，“绿氢方面，我认为中国会引领整个世界。现在领先的是中国和欧洲，这两个市场有他们自身得天独厚的地方，两边一起来、两家火车头一起拉动，这也符合一个整个中欧合作的一个大框架。”赵作智博士说。
易车讯 近日，我们从官方渠道获悉，保时捷向智利高度创新燃料公司（HIF Global LLC）投资7500万美元（约4.772亿人民币），将持有该公司约12.5%的股份，生产设施投资覆盖智利、美国和澳大利亚，这种合成燃料将利好汽车、航空和航运行业。同时，这种合成燃料未来也可能被保时捷旗下产品所使用。
据悉。这家位于智利圣地亚哥的公司控股多个活跃于全球的eFuels燃料生产设施开发商。在众多项目中，该公司正在智利彭塔阿雷纳斯兴建“Haru Oni”eFuels试点项目的工厂。
这一项目由保时捷发起，并由西门子能源和埃克森美孚公司（ExxonMobil）等伙伴联手参与，致力于利用风能从绿氢与二氧化碳中产生eFuels。该工厂计划于2022年中开始生产。这种基于电解的合成燃料将使内燃机实现近似碳中和的运作。
通过对高度创新燃料公司的投资，保时捷与智利的Andes Mining &Energy公司（AME），以及美国的EIG、贝克休斯公司和Gemstone Investments公司一同参与到这一轮的国际投资中。至此，高度创新燃料公司总共获得了达九位数的美元资金。
追加的资金将用于智利、美国和澳大利亚的工业eFuels燃料生产设施开发，由此实现可观的可再生能源供应。
“eFuels燃料对于气候保护起到关键作用，并对我们电气化出行的补强意义重大。通过投资工业eFuels燃料生产，保时捷进一步践行了品牌对于可持续出行的承诺。总的来看，我们对于这项创新科技的研发和供给投入已超过1亿美元。”负责采购的保时捷全球执行董事会成员Barbara Frenkel表示。
保时捷全球执行董事会成员、负责研发的施德纳（Michael Steiner）先生表示：“通过入股智利高度创新燃料项目公司，保时捷正在投资于一个颇具吸引力的业务领域。合成燃料为整个运输行业提供了利好前景，包括汽车、航空和航运行业等。此外，绿色甲醇（e-methanol）也是其他领域的重要原材料，例如在化工行业它可以替代化石燃料。绿色甲醇是eFuels生产过程中的一种中间产品。”
保时捷对可再生燃料的研究已有一段时间。在实验室及赛道上的测试正在顺利进行。施德纳表示：“我们将自己视为在eFuels领域的先锋，希望推动该项技术的快速发展。这是我们整体非常明晰的可持续发展战略的一块基石。”
保时捷计划将在智利生产的eFuels率先用于赛车运动的核心项目。未来，eFuels还有可能应用于公司自有的内燃机车辆，例如在工厂的初始加油，以及用于保时捷体验中心。保时捷对于智利高度创新燃料项目公司的入股交易尚待相关反垄断机构的核准。
现场总线是应用在生产现场与微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点通信的系统也称为开放式．全数字化．多点通信的底层控制网络。
①现场总线的定义：
现场总线是用于现场仪表与控制室之间的一种“全数字化，双向．多变量，多点多站的通信系统”其本质含义表现在以下六个方面：现场通信网络、现场设备互连、互操作性、分散功能模块和开放式互连网络
②现场总线的优点：
实现了全数字化通信，不同厂家产品互操作；实现了真正的分布式控制(分散式控制)：可以传送多个过程变量的同时可将仪表标识符和简单诊断信息一并传送，可以产生最先进的现场仪表，多变量变送器；提高了测试精度；增强了系统的自治性。
③几种有影响的现场总线技术Lonworks也叫LON(Locai Operating Network)是一种得到广泛应用的现场总线，由美国Echelon公司推出它采用了ISQ／OSI模型的全部七层通讯协议，采用面的对象的设计方法，通过网络变量把网络通信设计简化为参数设计，在智能建筑中得到广泛的应用；CAN(Control Area Network控制局域网)由德国BOSCH公司推出用于汽车内部测量与执行部门之间的数据通信。国内在三表系统及楼宇自控系统中得到应用。
美国一家初创公司—— Green Hydrogen International（GHI），不久前公布了一个 60GW 的可再生氢气项目，这个项目位于得克萨斯州，将由风能和太阳能供电，采用盐穴进行储存。
得克萨斯州南部 Duval 的这个「氢城」，会是全球最大的绿氢生产和储存中心，建成后每年将生产超过 250 万吨绿氢（通过光伏发电、风电以及太阳能等可再生能源制得的氢气），约等于如今全球灰氢（是通过化石燃料燃烧产生的氢气）产量的 3.5%。
项目以 Duval 中彼德拉斯平塔斯盐丘的储氢设施为中心，通过管道将绿氢输送到 Corpus Christi 和 Brownsville，在那里将其转化为绿氨、可持续航空燃料和其他产品，或通过管道直接输送到全州的氢能发电厂和其他用户。
在 Green Hydrogen International 公司公布的项目计划里，绿氢的其中一项用途是可持续火箭燃料，该公司正在考虑在 Brownsville 将氢气与二氧化碳结合起来，为德克萨斯州南部的发射作业制造一种绿色甲烷火箭燃料。
Brownsville ，正是 SpaceX South Texas 发射场的所在地，2018 年，SpaceX 宣布这个发射场将专门用于 SpaceX 的 Starship 运载火箭。
SpaceX 目前正在开发一种新型火箭发动机—— SpaceX Raptor，用于开发中的 SpaceX Starship，Raptor（猛禽）发动机将使用低温液态甲烷和液态氧作为燃料，而不是该公司迄今为止使用的基于煤油的燃料。
在成立 SpaceX 时，马斯克就表示过自己的宇宙 探索 目的地——火星。要想完成火星 探索 ，怎么去和怎么回都是需要解决的问题。
冲出地球后抵达火星，发动机要产生足够的比冲，比冲的上限由燃料决定。 探索 后从火星返回地球，出发时就带上返程的燃料，增加了火箭的负荷，明显不太现实。因此需要在宇宙中补充燃料，让火箭能够返回地球。
目前来说，较为理想的火箭燃料应该是液氢和液氧，但液氢的制备和储存难度较高。而甲烷的冰点（约 -182 ）与液氧的沸点（-183 ）相当，相比于与液氧和煤油，液氢和液氧之间的温度差，对燃料储箱的要求较低，也能减轻结构重量。
另外，甲烷液氧发动机的比冲，介于液体氢氧发动机和液氧煤油发动机之间，能冲向火星。更重要的是，火星的环境中有二氧化碳和冰，可以制成甲烷和氧气，也就意味着，使用 SpaceX Raptor 的火箭，可以在火星上补充燃料。
可再生能源毫无疑问是未来的发展方向，Green Hydrogen International 利用可再生能源得到的氢气，又有多样的用途。有了 GHI 的氢气提供助力，希望 SpaceX 的火箭在火星着陆的那一天能快一些。
