2024年度氢能报告英文版

pnptc. com / H2Startup Contents 插头和游戏启动分析 当前的氢景观 • 分类分析 • 资金分解 • Fraunhofer 的技术深入研究 当前 H2 景观 pnptc. com / H2Startup 欧洲将自己定位为氢研发的关键枢纽 欧盟正在积极推动氢项目网络 每个地区的欧洲氢气项目 • 欧洲清洁氢联盟开发了一个全面的项目管道， 展示了840 个项目整个氢价值链 ， 包括生产,分布， 以及在诸如化学品,精炼,钢, and运输. • 这些项目在第三届氢能论坛上公布 ， 并在2022 年的第二个项目集中进行了扩展 ， 将到2025 年开始运营， 有助于减少欧盟对俄罗斯天然气的依赖 ， 并有助于实现脱碳目标。 • 管道提供了氢能源倡议的概览，并且促进了集成的欧洲氢能源价值链，通过 profiling欧洲各地可行的投资项目来帮助投资者。 某些欧洲国家致力于国家氢战略 • 作为对俄罗斯袭击乌克兰的反应 ， 欧盟已经它的目标加倍到 2030 年 ， 清洁氢的使用将达到 20MT ， 其中一半预计将来自进口。 The英国氢战略计划实现5GW通过投资 ， 到 2030 年氢气生产能力£2.4 亿通过净零氢基金。 The挪威政府的氢战略旨在利用其可再生能源 ， 如水电 ， 开拓清洁氢项目。 作为的一部分国家氢战略 ， 80 亿欧元were made available to fund62 hydrogen projects. The overallaim of the strategy targets an electranic capacity of10GW. • 在委员会的愿景中，氢气进口将通过三个主要走廊进行：地中海南部走廊、北海走廊（经英国和挪威）以及乌克兰走廊，目标是实现对俄罗斯化石燃料供应的独立。 The欧盟氢战略旨在建立框架和倡议以促进清洁氢气的推广、采用和投资。主要任务在2022年第一季度完成。 葡萄牙的国家氢战略计划创建 50 -100 个加氢站 ， 并旨在实现2-2.5GW到 2030 年电解能力。 The国家氢路线图计划投资15 亿欧元开创氢气项目 ， 并将西班牙的电解能力提高到4GWby 2030. 荷兰人政府氢战略专注于削减成本、推动海上风电，并支持高效创新的氢解决方案的研究。 法国的氢战略sets6.5GW电解能力作为 2030 年的目 标 ， 包括 c 的资金总额。90 亿欧元. 在欧洲以外 ， 美国和亚太地区国家处于领先地位 • 在欧洲以外地区，美国尤为突出，已向能源部承诺投入大量资金，该部门因此受益。95亿美元用于清洁氢气生产。 • 此外 ， 美国最近(10 月 23 日) 公布了计划接收的七个地区氢气中心$70 亿在两党基础设施法资助下 ， 加速国内清洁氢市场。 在澳大利亚 ， 澳大利亚可再生能源机构(ARENA)20 亿美元国家预算 ， 旨在用于电解项目。 氢主要用于传统应用 按部门和地区分列的氢气使用量 • 2022 年 ， 氢气使用量为95MT， 比上年增长 3% 。 • 使用主要源于传统应用， 如工业用途 (51MT) 和炼油 (41MT) 。 • 中国是氢气使用量最大的地区 ， 几乎占全球使用量的三分之一in 2022. • 新兴的氢气应用，如运输或生物燃料，目前占比仍然很小。0.1%全球需求。 可再生氢气生产正在缓慢起飞 · 2022 年 ， 氢气产量为 c 。95MT，与需求水平相似 ， 比上年增长 3% 。 • 生产技术和资源主要由传统化石燃料主导，这些燃料占氢气生产总量的99%。 •低排放氢气产量很低 ， 只占大约0.7%（ < 1MT) 的生产量。 • Production through水电解尽管与前一年相比增长了 35% ， 但仍处于低位 ， 2022年为 100KT 。 随着广泛的部署 ， 电解将成为具有成本竞争力的 • 在2021年，俄罗斯入侵乌克兰之前，化石基来源生产的氢气是最便宜的来源，价格范围在……$1.0-$3.0/kg H2. • 使用化石燃料与 CCUS ， 成本是$1.5-$3.6/kg H2在 2021 年。通过可再生能源电解生产氢气的成本是$3.4-$12/kg H2. • 然而，随着电解器的广泛部署和资本成本下降，电解氢的成本可能会降低。到 2030年大幅减少. • 在太阳能或风能条件最佳的地区 ， 电解氢的成本可能会下降到1.6 美元 / 千克 H2 和 2.1 美元 / 千克 H2，分别。 水电解能力稳步增长 • 从 2021 年到 2022 年 ， 全球水电解容量增长了 30 ％ ， 累计总容量为700MW. • 此容量相当于每年供应 c 。90KT可再生氢气占全球绿色氢气容量的 10%。 • 大多数电解能力位于中国， 其中产生 300MW ， 其次是Europe， 其中产生了 180MW 。 • 碱性电解槽主导了氢气的景观 ， 构成了60%装机容量。 • 虽然碱性电解在中国， PEM 在Europe. 新型制氢技术已达到商业成熟 氢技术的成熟度在整个供应链中差异很大 ，具有低排放生产技术高度发达相比最终用途应用程序. •碱性and PEM电解槽是商业可用的 ， 正在进行的创新旨在降低设备费用并减少关键材料. • SOEC 和 AEM 电解槽的进展迅速 ， 包括海水电解and高效碱性系统. • While hydrogen运输and存储技术在小规模应用上大多已经成熟，但广泛创建氢气基础设施仍缺乏足够的动力。 H2 相关专利不断增长 ， 特别是在生产技术方面 • 自 2000 年以来 ， 提交的与氢相关的国际专利集团(IPF) 的数量在复合年增长率为 5%在过去十年中 ， 电解的份额翻了一番以上。 • TheEU and Japan是最大的贡献者 ， 分别占 2011 年至 2021 年提交的 IPF 的 28%和 24% 。 • 碱性的份额仍然低于PEM or SOEC， 反映了更高的成熟度。 SOEC 在 2021 年超过了 PEM 专利 ， 涉及文件 IPF ，AEM继续增长。 • 因此，不断增长的IPF数量表明这是一个积极的趋势。然而，这些专利主要集中在生产技术方面，导致了创新差距用于最终用途的应用程序。 氢是未来经济的多功能能源载体 • 可再生能源产生的氢气在脱碳的经济。 • 进一步增加对建立氢经济至关重要的可再生能源 • As an能量载体它可以用于大规模能源存储和移动应用的燃料，并且是难以减排sector（如钢铁）的重要原料。 • 与二氧化碳或氮气一起 ， 可以转化为甲醇or氨. 两者已经大规模运输并在化学和化肥生产中用作原料。 存在不同的电解技术 ， 但技术准备情况各不相同 氢气成本取决于电解资本支出和能源成本 • For经济制氢，氢生产成本必须进一步降低。水电解作为主流技术，影响着氢生产成本。 • 关于年满负荷小时数 ， 其中之一主导了氢生产成本。而在年满负荷小时数低于2000小时的情况下，氢气成本主要由电解装置的资本支出（CAPEX）决定；而在年满负荷小时数较高时，氢气成本主要由能源成本决定。 • 电解降低氢气成本的作用 ： • 降低 CAPEX • 延长技术寿命 • 提高效率 电解技术的发展趋势 减少资本支出 • 减少昂贵的材料(例如 ， 催化剂)• 通过提高单个电解堆的容量和扩大生产规模，降低了电解堆成本。在此过程中实现了生产自动化。过程起着重要的作用• 开发标准化模块并配备多个电解堆以降低平衡系统组件（如电力电子设备、泵、压缩机）的成本 提高效率 • 提高催化剂活性以降低阴极和阳极的过电位• 使用更薄的膜以减少欧姆损失• 提高操作温度可以提高效率，但可能会影响使用寿命 延长技术寿命 • 降低堆栈退化（退化导致效率降低），从而能够在更换前实现更长的操作周期。 电解技术的发展趋势 • The电池堆电解槽是电解系统的关键要素，并处于开发和研究的中心。通过改进电解堆栈，既可以实现更高的效率，又可以降低资本支出（CAPEX）。 • The efficiency will be increased by reducing the电压一个电解池。 •增加the电流密度导致较低的电解堆 CAPEX ， 因为在相同的电池面积中可以产生更多的氢气。 电解技术的发展趋势 - PEMEL • 提高效率 弗朗霍夫ISE新型PEM电池设计，结合了框架、密封件、通道、介质输送结构以及一个渗透传输层，所有这些都集成在一个单一组件中——无需额外的框架组件。 • 减少膜厚度以降低电池电阻(但这需要先进的电池设计) • 提高操作温度以降低电池电压 •提高催化剂活性 • Cost reduction • 单层堆栈容量增加• 在相同催化剂活性下减少催化剂装载量• 进一步优化材料选择（流场、电流收集器） 电解技术的发展趋势 - AEMEL • 阴离子交换膜(AEM) 电解结合了碱性和PEM 电解的优势 Fraunhofer ISE 开发的 AEM 电解测试单元 ， 用于材料表征 • 它承诺使用成本效率高且供应充足的催化剂和电极材料，同时在压差条件下实现高功率密度，并采用紧凑设计。 • 研究和开发的重点• 增加堆叠的寿命, 特别地, 膜具有比 PEM 和 AEL 更低的稳定性。 电解技术的发展趋势 - AEL •成熟的技术碱性技术已经应用了 100 多年， 但在碱性技术中存在着特殊的发展潜力。 发展侧重于: • 增加动态操作与挥发性可再生能源生产• Higher功率密度• Higher制氢压力减少压缩需求 LT 水电解的发展目标 技术发展将是进化的 ， 而不是破坏性的 氢气应用 氢溶液的成熟度 • 氢及其衍生物是对脱碳至关重要几个应用程序 • 行业原料 • 钢铁行业（氢气用于铁的还原） • 化学品行业（甲醇、氨） • 肥料生产（氨） • 高温热能（氢气） • 氢或其衍生物作为运输燃料 • 道路运输：重型运输：液氢（LH2）、碳基燃料（CH2）、e燃料 • 航空业：液氢、可持续航空燃料 • 海运：甲醇、氨、液氢 氢衍生物 •氢衍生物是的组合氢气with氮气or二氧化碳. E.g.:• 氨 (NH3) • 甲醇 (CH4O) • 二甲醚 (DME; C2H6O) • 氢衍生物可直接用作工业应用的原料。此外 ，运输效率更高相比于气态氢。因此，氢衍生物将在国际氢气运输和贸易中发挥关键作用。 • 动态灵活的转换技术对于利用波动的可再生电力源进行低成本生产至关重要（例如，在合成过程中降低压力）• 通过利用副产品进行优化和集成过程• 直接空气捕获（DAC）生成二氧化碳以扩大碳基分子的规模 在 Fraunhofer ISE 进行甲醇合成研究的小型工厂 燃料电池 • Fuel cells enable an高效and无排放（ 水是唯一的排放物) 将氢气转化为电能。 • 燃料电池系统可以集成到多个应用中• 公路运输(专注于重型运输) • 航空 • 叉车 • 海运 • 固定发电 •研究与开发专注于通过规模化生产降低成本、减少催化剂（铂金）需求，并在提高催化剂活性的同时增加使用寿命。 • 需要扩展基础设施(加油站) Outlook pnptc. com / H2Startup 未来需求将强劲增长 ， 包括新的应用部门 到 2050 年实现净零排放 ，170MT到 2030年必须部署清洁的氢气。这个数字可能会持续增加到 c 。600MT in 2050. •钢铁和其他行业将需要最大量的清洁氢气才能实现无排放。这些部门的需求将需要+250MT到 2050 年氢和弥补42%整体需求。 • 新应用领域的全面脱碳 ， 例如运输， 还将需要大量的清洁氢气。到 2050 年 ， 运输部门将需要215MT氢 ， 或36%总需