来自绿色电力的“绿色”氢能

经济、安全——HYPOS的宗旨是大规模实施氢技术

HYPOS是由德国联邦政府和萨克森-安哈特州共同发起的项目,由位于萨克森-安哈特州哈雷(萨勒河畔)的公司和研究机构共同发起。该项目研究使用来自可再生能源的电力制氢。目标:减少对石油和其他化石能源的依赖。化学过程并非新创。 包括西门子和林德集团在内,HYPOS114个成员正在开展合作,确保该过程经济安全。

萨克森-安哈特州是德国可再生能源开发领域的开拓者之一。该州还出口电力:由于该州的绿色电力生产量超过消费量,在利用风能、生物质和太阳能生产的电能中,50%被出售。一种可持续的增值替代方案,是利用富余电力制氢并对其进行储存或加工。“东德氢能储存和解决方案”(HYPOS)项目正在开展这方面的研究工作,该项目网络由能源部门、化工行业和设备工程公司以及大学和研究机构共同组成。HYPOS成立于2013年,最初为协会形式,包括7个成员;现有114个成员,包括西门子、林德集团、天然气供应商VNG和电解设备制造商Kumatec。作为“Twenty20 - 创新伙伴关系”计划的一部分,该项目由德国联邦政府提供高达4,500万欧元的资金,而行业自身投入2,500万欧元。

HYPOS的研发服务将覆盖从电力生产商到天然气用户的整个价值链。目标:通过由风电场、太阳能电场或生物气工厂供电的中央电解厂制氢。参与该项目的弗劳恩霍夫材料与系统微观结构研究所(IMWS,位于哈雷)负责人兼HYPOS副总裁Ralf Wehrspohn教授将该项目称为“绿色氢能”(Green Hydrogen)。这是因为整个过程使用可再生能源,与传统过程不同的是,氢并非从化石能源中获得。绿色氢能可充当储能单元,另一方面还可运输。通过现有管道可送达众多用户,例如化工行业用户。“氢可以用作基础化学品。可使用它生产塑料、燃料以及化妆品行业的前体化学品。事实上,能够覆盖当前使用基于石油的系统的整个范围,“Wehrspohn教授解释说。

因此有望降低对石油的依赖度。“这是我们体系的主要优势:区域价值创造。我们这里有电力,我们将其转化为氢,然后我们可以直接供应自己的化学链,无需再从偏远地区购买石油和天然气。由于电力是从可再生能源中获得的,所以我们能够实现可持续制备。”

确切地说,来自富余电力。存在两类富余,Ralf Wehrspohn表示。首先是时间富余,这是因为受条件(例如大风)影响,有时会生产太多能源。他说,目前正在通过关闭风力发电厂来解决这个问题。“然后就是区域富余,萨克森-安哈特州的电力生产量远远超过自身消费量。”HYPOS想要利用的就是这个区域部分。可再生能源发电的前景可靠。目前的扩张计划甚至规定2020年比例达到80%。

该网络在萨克森-安哈特州建立绝非偶然。Wehrspohn教授说,东德是能源转型领域的“取火镜”。“这里同时具备许多优势。这里的可再生能源占据很大比例,这里有来自化工行业的潜在用户。而且,这里有一条管道沿着A9,从莱比锡通向柏林。这条管道长150公里,在德国排名第二,用来供应氢气。”

此外,萨克森-安哈特地区是大量盐穴——地表下300米处盐矿开采后留下的巨大空洞。目前正在利用这些盐穴来储存天然气——容积达数百万立方米。当然,在德国中部被选中之前,还勘查了其他地区。例如,德国北部也有丰富风能,但没有管道。而在北莱茵-威斯特法伦州,当地虽有最长管道,但是没有盐穴,而且可再生能源在当地一次能源消费总量中的占比很低。

因此,Ralf Wehrspohn教授表示,在萨克森-安哈特州发现了“最佳组合”,由于基础设施已经到位,所以到2022年,该项目有望以经济方式制备绿色氢能。该过程本身已经存在,但目前成本仍然过高。经济效率是项目关注的两个重点之一。另一个是安全话题。“我们确定这项技术的安全因素。从一开始就要考虑这个话题,确保公众广泛接受,”Wehrspohn教授称。这还包括确定人们的需求。例如,可将氢用作燃料电池汽车的燃料,或者与天然气类似,用作热源。

作为该项目的一部分,团队成员还研究了进一步的影响:在电解水的过程中,生成氢气和氧气。迄今为止,这种影响一直未受重视,但如今正在引起项目网络日渐浓厚的兴趣,因为氧气也得到经济利用,例如在废水净化厂的生物净化过程中。

HYPOS的成员数量不断增加;该项目欢迎投资者加入。由于项目知名度不断上升,全球各地的专业人士纷纷问询。“许多公司代表团来到这里,考虑加入项目。几家公司甚至已经成为会员,” Wehrspohn教授说。

 作者:Anja Falgowski

 

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