摘要：减少温室气体排放和减缓全球变暖速度已经到了关键阶段。为了实现《巴黎气候协定》的目标，脱碳和电气化是必不可少的。但直接电气化在某些行业是一项挑战，包括航空、航运以及钢铁和水泥等重工业。在那些难以减排的行业，绿色氢可以成为降低碳排放和减少能源使用的可持续替代方案。
绿色氢能及其在脱碳中的作用
作者：Helge Vandel Jensen，Danfoss Drives 业务发展总监
减少温室气体排放和减缓全球变暖速度已经到了关键阶段。为了实现《巴黎气候协定》的目标，脱碳和电气化是必不可少的。但直接电气化在某些行业是一项挑战，包括航空、航运以及钢铁和水泥等重工业。在那些难以减排的行业，绿色氢可以成为降低碳排放和减少能源使用的可持续替代方案。作为一项新兴技术，氢气作为一种清洁燃料来源具有巨大潜力。
氢气生产和储存
绿色氢气是通过一种称为水电解的过程生产的，其中电将水分解成氢气和氧气。为了使氢能被称为“绿色”，电力供应必须来自可再生能源。绿色氢气的碳足迹为 0.5 至 6.6 千克 CO2e 每公斤 H2是未来供应低排放氢气最有前途的选择之一。虽然电解目前相当昂贵，但国际可再生能源署建议，降低电解槽的成本可以将长期投资成本降低多达 80%。因此，对高效电解进行早期投资有助于降低生命周期成本。
但是我们生产氢气的时间很重要。如果我们在可再生能源供应超过需求时生产氢气，我们可以储存氢气以备将来使用。为了稳定电网并实现可再生能源的使用，预计未来几年将安装大型电池存储系统。但是电池无法将能量大量储存数周或数月。
氢气可以提供一种解决方案来弥合这些差距，并确保我们有足够的能源来应对高峰需求和季节性变化。氢电解槽提供了灵活性，可以在电力便宜时增加负载并生产更多氢气，并在电力需求最高时减少负载。这是逐步淘汰化石燃料发电厂和实现完全脱碳的关键。
氢气可以像天然气一样大量储存在地下洞穴中。拥有氢气管道和储存系统可以在大型生产商和大型消费者之间长距离运输氢气。氢气在卡车上的管式拖车和加压罐中运输非常昂贵。这自然限制了氢气可以经济运输的地理范围。通过管道运输氢气数百英里的距离通常比传输与电力相同数量的能量更便宜。为了最大限度地利用氢气，我们需要发展储存和运输基础设施。
美国对氢能的投资
2023 年秋季，《两党基础设施法案》包括一项 $70 亿的投资，用于在美国建立七个区域清洁氢中心，其目标是建立一个全国清洁氢网络，以推进难以减排的行业的脱碳。作为该计划的一部分，能源部创建了 H2 Matchmaker，这是一种在线资源，用于将氢供应商与用户联系起来，以开发生产、储存和运输的基础设施。
全面投入运营后，这些中心每年将生产 300 万吨绿色氢气，取代目前的碳密集型生产流程。在分配给这些中心的 70 亿美元中，大约三分之二与电解生产有关，而其余三分之一将支持其他形式的氢气生产。
这些中心代表了对大规模实施氢能的有前途的承诺，是迈向脱碳和有效利用可再生能源的重要一步。
氢气的应用
氢气一旦可用，将使无法有效实现直接电气化的行业实现脱碳。钢铁和水泥生产需要极高的温度 - 事实上，如此之高，以至于电炉还无法有效地生产它们。虽然我们看到了高温工艺电气化的积极技术发展，但这些工艺目前并未大规模运行，除了化石燃料之外，我们几乎没有其他选择。在航空和船舶等行业，电动机实际上可以产生足够的电力，但它们也需要电池，而电池太重，需要太多空间而无法实用。
在铁路运输中，由于沿火车线路建设电力基础设施的成本，从柴油动力机车到电动火车可能太昂贵。可以使用电池供电的客运列车，但没有仅由电池供电的重型货运列车。然而，配备由氢燃料电池和电池供电的电力驱动系统的火车是实现火车运输部门脱碳的良好解决方案。
北美的数据中心行业发展迅速，使用大量电力来处理和存储数据，以及保持设备冷却以确保可靠运行。数据中心使用柴油发电机作为备用电源，是另一个在电力故障的情况下可以使用氢动力燃料电池的领域。
丹佛斯氢能解决方案
丹佛斯在产品开发和创新方面进行了投资，以支持氢能的规模化。我们的高压泵、交流到直流电源转换器、交流电机驱动器、压力和温度传感器、热交换器以及无油 Turbocor 和半封闭 BOCK 压缩机为节能电解过程提供动力。我们的 AC-DC 转换器提供超过 98% 的效率，谐波失真小于 3%。它们提供室外或室内额定外壳，具有可调节的功率因数，并满足电网合规性要求。支持高效氢电解的技术可用;下一步是投资生产以大规模生产氢气。
通过必要的投资，氢可以提供一条实现完全脱碳的途径。为了在难以减排的行业中充分利用其作为可持续燃料来源的潜力，公共和私营部门需要共同努力，为高效的大规模氢能推广设定正确的监管和经济框架。需要地方、区域和国家层面的公众支持，以解决监管障碍并改进实施计划。同样，我们必须促进更多的国际合作、跨行业合作和协同效应。氢有其复杂性，需要解决这些问题才能释放氢经济的全部潜力。
来源：陈讲运清洁能源