氢枢纽:迈向脱碳未来的又一步

很多人都听说过氢是一种很有前途的能源，有助于减少我们的碳足迹。脱碳用氢的开发在欧洲和世界其他地区更为先进;然而，最近美国在研究和建设与氢相关的基础设施方面有了很大的推动

今年6月，作为去年秋天签署成为法律的《基础设施投资与就业法案》(IIJA)的一部分，美国能源部(DOE)批准了前所未有的80亿美元资金，用于创建区域清洁氢枢纽(H2Hub)。H2Hub计划是美国能源部到2035年实现100%清洁电网和到2050年实现净零碳排放战略的一部分。

尽管将氢整合到我们的能源系统中会出现技术和环境障碍，但h2hub有潜力在全球走向脱碳未来的运动中发挥独特的作用。

什么是H2Hub?

H2Hub是一个由清洁氢气生产者、消费者和本地连接基础设施组成的网络，该系统加快了氢作为清洁能源的使用。

生产和使用氢并不新鲜。德克萨斯东南部和路易斯安那州西部之间(称为TX-LA)的氢生产源、管道运输、洞穴储存和最终用户的基础设施于2007年投入使用。后来，该管道被扩建到新奥尔良，使其长600英里，成为世界上最大的氢供应管道网络。目前，氢也被用于农业、炼油和石油化工等行业。

TX-LA的大部分氢气生产是通过一种称为蒸汽甲烷重整(SMR)的化学过程产生的，利用天然气中的甲烷大量生产氢气。然而，TX-LA管道网络不具备捕获和存储二氧化碳副产品(也称为碳捕获和封存(CCS))的能力，因此，在这方面，不符合美国能源部通过H2Hub降低碳足迹的定义。

然而，它确实展示了氢连接基础设施的预期整合:它涵盖了生产、运输(管道)、存储(洞穴)和分配给最终用户。从这个角度来看，TX-LA是H2Hub。

氢的司机

IIJA对H2Hubs的资助促进了氢基础设施的扩张，旨在将氢整合到能源系统中，作为燃烧化石燃料的近零碳替代品。为了优化区域H2Hub的融资机会，各州已经与私人团体和其他实体(例如，公私合作伙伴关系)结成联盟。能源公司正在提出他们自己的h2hub，以与现有的管道和能源用户基础设施集成。

虽然更小的碳足迹和主要的融资机会是影响H2Hub发展的主要驱动因素，但另一个重要的驱动因素是对长期、高容量可再生能源存储的需求。可再生能源在太阳能和风能生产高峰时期立即可用。由于天气条件(短期和长期)不一定与消费模式一致，因此需要将这些能源储存和释放，以便在太阳能和风能产量低的时期使用。

电池可以在短期、低容量的基础上储存这种能量。然而，它们缺乏足够的存储和放电能力来满足可再生能源生产和电力需求的差距。

相反，从可再生能源中产生的氢可以被压缩，以巨大的容量储存在地下盐洞中，并作为一种大规模的、几乎无碳的能源根据需求释放。

氢融合

将氢整合到能源系统中的基础设施差别很大。它不仅包括氢气的输送，还包括氢气的生产和运输。

为了将氢气大规模整合到我们的电网中，需要扩大可再生能源农场(风能和太阳能)为氢气工厂提供电力。植物需要电力来为电解过程提供动力，电解过程将水分解为氢和氧。因此，原水和处理系统是必不可少的。

一旦生产氢气，必须有存储和分配基础设施，以便向最终用户交付。必须建造具有氢燃烧能力的发电厂，以及能够将氢产生的电力输送到地区电力系统的输电线。这种基础设施的扩张将是相当大的，反过来也需要获得环境方面的批准。

另一个整合的例子是固体废物制氢枢纽。这些集散中心收集和运输废物，将其合成为零碳氢，然后将其存入储氢罐。来自小规模生产的氢，如废物制氢枢纽，可以被运送到附近的工业终端用户，通过油罐车运输到加油站或区域终端用户，或混合到更大的天然气或专用氢管道中。

整合smr生产的氢气需要CCS工艺设备和现场封存工艺或将二氧化碳输送到场外的管道。

正如这些例子所证明的那样，将氢整合到能源经济中需要广泛和多样化的基础设施开发。

H2Hub障碍

尽管H2Hub的发展有强大的推动力，但也存在重大障碍，其中最显著的是技术曲线和环境批准。

提高电解效率和降低电解成本所需的技术不断发展，开发氢气压缩、管道、储存和燃烧系统的科学也在不断发展。随着对这些系统的需求不断增加，对技术进步的需求也将不断增加。

与大多数基础设施规划和建设一样，必须考虑和解决潜在的环境影响和相关审批。环境研究、减轻影响的设计特征、许可证和相关的批准可以相当广泛。

每个项目都可能是独特的，有些项目的障碍与其他项目截然不同。例如，虽然一个项目可能包括新的太阳能和风力发电场以及相关的输电线路的广泛路线和选址，但其他项目可能需要广泛的CCS或氢气燃烧的空气许可。

H2Hubs的未来

随着美国继续走向净零碳经济，H2Hubs希望在减少碳足迹方面发挥重要作用，同时帮助解决电力需求和可再生能源供应之间的差距。

对H2Hubs项目日益增长的兴趣和投资使我们更接近于克服今天的技术和环境挑战，引领我们走向更可持续的、碳中性的明天。

文章最初发表刊登在2022年秋季刊上电流．万博manbetx手机投注现在订阅及时了解影响您项目的环境见解和法规更新。