根據(jù)美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)的研究人員的說(shuō)法，利用海上風(fēng)力渦輪機(jī)產(chǎn)生的電力分解水以生產(chǎn)清潔氫的一種途徑可能具有經(jīng)濟(jì)意義，特別是在美國(guó)大西洋沿岸和墨西哥灣。

根據(jù)他們?cè)谧罱l(fā)表的《美國(guó)大規(guī)模部署海上風(fēng)能制氫系統(tǒng)的潛力》中的論述，在水不深、風(fēng)力強(qiáng)的地區(qū)，經(jīng)濟(jì)效益最好。

能否以接近美國(guó)能源部(DOE)低成本清潔氫目標(biāo)的成本生產(chǎn)氫氣，在很大程度上取決于所使用的技術(shù)和生產(chǎn)地點(diǎn)。預(yù)計(jì)的政策激勵(lì)措施也可能發(fā)揮作用。由可再生能源驅(qū)動(dòng)的電解槽產(chǎn)生所謂的清潔氫。通過(guò)“氫彈計(jì)劃”(Hydrogen Shot initiative)，美國(guó)能源部正致力于到2031年將清潔氫的成本降至每公斤1美元。與傳統(tǒng)的碳密集型制氫方法相比，達(dá)到每公斤2美元的價(jià)格可以使其在某些應(yīng)用中具有成本競(jìng)爭(zhēng)力。

NREL的混合系統(tǒng)研究工程師、這篇新論文的主要作者凱特琳·布尼克(Kaitlin Brunik)說(shuō)：

“海上風(fēng)能和清潔制氫都是快速發(fā)展的技術(shù)，結(jié)合起來(lái)有可能產(chǎn)生和儲(chǔ)存大量可再生能源，并使難以電氣化的部門脫碳。”

“對(duì)系統(tǒng)級(jí)和工廠級(jí)設(shè)計(jì)與優(yōu)化的持續(xù)投資和研究可以促進(jìn)這些系統(tǒng)的進(jìn)一步技術(shù)進(jìn)步和成本降低。”

NREL的研究人員評(píng)估了兩種依賴海上風(fēng)電的電解方案，并確定了四個(gè)具有代表性的風(fēng)能-氫混合動(dòng)力設(shè)施的沿海地區(qū)。根據(jù)研究地點(diǎn)的水深，研究人員考慮渦輪機(jī)是漂浮在海面上還是固定在海底。研究表明，到2030年，包括政策激勵(lì)和固定式海上風(fēng)電與陸上電解在內(nèi)的多種因素的結(jié)合，可能使氫氣的生產(chǎn)成本低于每公斤2美元。該分析不提供政策指導(dǎo)，而是使用在稅收抵免擬議法規(guī)發(fā)布之前做出的初步假設(shè)來(lái)代表政策。

在第一種情況下，海上風(fēng)力發(fā)電廠發(fā)電，通過(guò)高壓電纜傳輸?shù)疥懮险军c(diǎn)。在那里，一個(gè)電解槽從淡水中產(chǎn)生氫氣。這代表了將海上風(fēng)電與陸上電解相結(jié)合的傳統(tǒng)方法。

在第二種情況下，氫氣是在海上風(fēng)力發(fā)電廠現(xiàn)場(chǎng)從淡化的海水中分離出來(lái)的，這需要更多的海洋基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)容納額外的設(shè)備。氫氣隨后通過(guò)管道輸送到岸上儲(chǔ)存。研究人員指出，這種情況的技術(shù)可行性還不太確定。

布尼克說(shuō)：“將電解槽移動(dòng)到海上平臺(tái)進(jìn)行大宗能源生產(chǎn)是一個(gè)新的挑戰(zhàn)。”

“為了充分利用海上風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)產(chǎn)生的電力來(lái)生產(chǎn)氫氣，需要大量的電解槽，以及用于水處理、氫氣儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)妮o助設(shè)備。海上可再生氫氣生產(chǎn)仍然是一個(gè)未知的領(lǐng)域，需要?jiǎng)?chuàng)新的配置，將所有必要的設(shè)備與一個(gè)GW級(jí)的風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)集成在一起。”

除了這些系統(tǒng)的技術(shù)設(shè)計(jì)之外，研究人員還考慮了海上風(fēng)能制氫系統(tǒng)的最佳位置。他們著眼于墨西哥灣和紐約灣的較淺地點(diǎn)，在那里渦輪機(jī)可以固定在海底，風(fēng)力資源豐富，并且靠近至少一個(gè)美國(guó)能源部的區(qū)域清潔氫中心，該中心將連接氫氣生產(chǎn)商和消費(fèi)者。他們還考察了加利福尼亞北部海岸和緬因?yàn)掣浇蜉^深的地方，在那里渦輪機(jī)必須安裝在浮動(dòng)平臺(tái)上。氫氣將被儲(chǔ)存在岸上的地下管道、巖洞或鹽穴中。

分析預(yù)測(cè)，由于風(fēng)力發(fā)電量較高，紐約灣的氫氣平準(zhǔn)化成本(LCOH)可能最低，其中包括整個(gè)風(fēng)力系統(tǒng)、電力傳輸和氫氣系統(tǒng)。墨西哥灣的數(shù)據(jù)第二低。氫氣儲(chǔ)存地點(diǎn)的選擇會(huì)顯著影響成本，使用洞穴計(jì)算的LCOH會(huì)降低20%至30%。預(yù)計(jì)的政策激勵(lì)也是進(jìn)一步降低成本的一個(gè)因素。這項(xiàng)研究顯示了大規(guī)模部署海上風(fēng)能制氫的有希望的指標(biāo)，隨著新的更好的技術(shù)在該領(lǐng)域的不斷發(fā)展，這將是一個(gè)持續(xù)受關(guān)注的領(lǐng)域。

美國(guó)能源部的風(fēng)能技術(shù)辦公室和氫與燃料電池技術(shù)辦公室資助了這項(xiàng)研究。