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存储未来能源的瑞士解决之道

瑞士曾是氢能汽车领域的先行者,但却在清洁燃料竞赛中落后

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瑞士斯塔德勒铁路公司(Stadler Rail)专为美国市场设计的氢能列车。 Stadlerrail.com
系列 氢能, 第2篇::

瑞士公司已经认识到绿氢的潜力,并正在推动其发展。但由于缺乏政府战略,这个阿尔卑斯山国家可能被排除在其他国家的氢能计划之外。

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瑞士洛桑联邦理工学院的研究员史蒂文·申克(Steven Schenk)说,绿氢被认为是脱碳领域的“瑞士军刀”。氢可以产生、运输或储存能源,是化石燃料的环保替代品。

为了生产出真正的“绿色”气体,申克正在研究一种技术解决方案。他正在开发一种电解槽,这是一种高成本效益的电解水制氢装置。

这是瑞士正在实施的几个氢能项目之一。例如,能源公司Groupe E今年10月在瑞士法语区的水电站为一个绿氢生产基地举行落成典礼时,宣称这是“瑞士能源转型迈出的一大步”。这是瑞士第四个此类生产基地。

其他公司选择在国外追求自己的目标。在瑞典,总部位于瑞士的工业制造商ABB公司正在参与欧洲最具雄心的可再生氢能项目之一,而铁路设备制造商斯塔德勒铁路公司不久前签署了一份合同,除了计划向意大利卡拉布里亚和撒丁岛地区供应氢能列车外,还将向美国加利福尼亚州供应氢能列车。

但瑞士却有可能错过这趟“绿色氢能”列车。

尽管瑞士富有创新创业精神,但却没有国家层面的氢能战略。由于瑞士和欧盟之间仍未达成能源协议,瑞士还可能被排除在欧洲氢能走廊计划之外。

氢是一种零碳燃料,可作为储存可再生能源的“电池”。挑战在于如何从地下提取氢气并确保盈利,如何以可接受的成本通过可再生资源大量生产氢气。氢能也是即将在迪拜召开的第二十八届联合国气候变化大会(COP28)的主要议题之一。本文是探讨氢能潜力和局限性的系列文章之一,着眼于科学和产业在寻找未来清洁燃料过程中发挥的作用。

能源转型的“瑞士军刀”

氢是宇宙中最丰富的元素,在其分子形态(H2)下,它能被用来生产一种燃烧时只排放水的燃料。但是氢气并不能做到完全零排放。

世界上超过90%的氢气(每年约1亿吨)通过化石燃料生产,主要原料是甲烷和煤炭。这种氢气被称为“灰氢”,因为生产过程中存在碳排放。

如果将水分子分解成氢和氧的电力来自太阳能、风能或水能,这种氢气就被视为“绿氢”。长期以来,这种制备工艺成本极高。

瑞士卢加诺大学公共财政与能源观测研究所的研究员亚历山德拉·莫茨(Alessandra Motz)告诉瑞士资讯swissinfo.ch:“近年来,绿氢的制备成本不断降低,现在已经达到了可以接受的水平。这就是为什么到处都在谈论它。”

目前,欧洲的绿氢生产成本为每公斤3-8欧元外部链接(人民币23.34外部链接37.5元),而灰氢的生产成本为每公斤1-2欧元。

莫茨解释说,在部分行业里,用可再生电力取代煤炭或石油,将无法提供足够的动力或热量,那么绿氢会成为这些行业脱碳减排的关键,例如工业炼钢或长途旅行。氢气还可以储存和运输可再生能源产生的能量。

瑞士:氢能源领域的先行者

两个多世纪前,人们就发现了氢,而氢能发展史也与瑞士有关。法国裔瑞士发明家弗朗索瓦·伊萨克·德·里瓦兹(François Isaac de Rivaz)构想出了最初的氢动力车,那是一辆配备内燃机的木制小车,1813年在日内瓦湖畔的沃韦市(Vevey)进行了首次测试。几年后,在1838年,瑞士化学家和物理学家克里斯蒂安·弗里德里希·舍恩拜因(Christian Friedrich Schönbein)公布了燃料电池的原理,这种原理现在被用于通过氢和氧结合获得电力。

近年来,瑞士私营部门建立了该国首个绿氢供应链。这是一个由生产基地、加氢站网络和大约50辆氢燃料卡车组成的联合体。

瑞士是欧洲拥有最多加氢站的国家之一(目前有15个)。只有德国、法国、英国和荷兰拥有更多的加氢站。

外部内容

全球绿色氢能竞赛

然而,瑞士的政策没有跟上产业发展的步伐。在制定国家级绿色氢能战略方面,其他国家已遥遥领先。继2017年日本成为首个制定此类战略的国家后,中国、印度和美国政府也宣布了具体计划,对这一新兴产业进行数十亿美元的投资。

欧盟及其一些成员国也不甘落后:布鲁塞尔在2020年提出的路线图中预计,到2030年,可再生氢气的产量将增加十倍,达到1000万吨。德国和意大利分别决定拨款90亿欧元和36亿欧元投资于氢能项目。

瑞士仍在考虑氢气来源问题

瑞士政府将可再生氢气视为实现2050年净零排放目标的重要组成部分,但对如何实现这一目标缺乏详细规划,目前还无法明确氢气的来源以及产量。

“瑞士似乎只是站在一旁观望,而欧盟邻国已经开始行动,”州能源局局长会议在8月底发表的一份声明中如是说,同时敦促联邦委员会(行政机构)采取行动。

近期一份分析报告也强调了制定明确战略的必要性。瑞士天然气行业协会会长达妮拉·德库尔廷斯(Daniela Decurtins)认为:“对于未来的能源供应,如果我们不想错失氢能带来的机遇,现在就需要在瑞士打下基础。”

瑞士联邦能源局(SFOE)向瑞士资讯透露,国家氢能战略将于2024年下半年出台。该战略将研究在瑞士引入氢能市场的框架条件,为投资者和能源公司提供一些确定性。瑞士联邦能源局还希望确保瑞士与规划中的欧洲氢气输送网络保持连通,以便从国外进口氢气。

氢气输送网络绕开瑞士?

欧盟约有30家管道公司正在考虑一个构想:到2040年在欧洲大陆建立氢气输送网络。“欧洲氢骨干网”(European Hydrogen Backbone)计划主要基于现有的天然气基础设施。

预计这些输氢管道将连接北非与德国,途经意大利和奥地利。能源专家、联邦政府未来能源研究报告的共同作者马蒂亚斯·苏尔泽(Matthias Sulzer)警告说,这可能导致供应网络绕开瑞士。

rete per il trasporto dell idrogeno in europa secondo la european hydrogene backbone
“欧洲氢骨干网”计划下的氢气输送网络(深绿色表示现有天然气管道,褐色表示新管道)。 European Hydrogen Backbone

由于瑞士与欧盟关于制度框架协议的谈判陷入僵局(英、意),瑞士能否参与欧洲氢能市场尚不确定。瑞士的电力行业已经遇到难题(多语),在这一领域尚未与欧盟尚未达成任何协议。

亚历山德拉·莫茨(Alessandra Motz)说,瑞士被排除在欧盟内部能源市场(英)之外,“现在也有可能错过这趟氢能发展列车”。她强调,在我们等待事态发展和潜在谈判的同时,关键要“睁大眼睛”关注氢能领域正在发生的一切,并继续投资于研究和创新。

(编辑:Sabrina Weiss,译自英文:中文编辑部)

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