大规模电解及其在全球脱碳中的作用

全球经济脱碳是21世纪最重要的任务之一。 但它非常复杂——涉及不断发展的技术、利益相关者、法规和投资。 到 2050 年实现净零排放需要的不仅仅是个人或公司层面的改变。 还需要大规模的基础设施变革，为日常生活的几乎各个方面提供动力。 

利用可再生能源大规模电解生产绿色氢对于解决全球脱碳难题至关重要。 企业、公共机构和投资者对开发和部署绿色氢解决方案的兴趣日益浓厚，正在推动清洁技术领域的重大创新。 

但什么是电解——为什么它的大规模应用对于新兴的氢经济如此重要？  

了解电解

电解是一种高效的电化学反应，利用电力将水 (H2O) 分解为其基本元素：氢 (H2) 和氧 (O)。 当用于分解水的电力来自太阳能、水力或风能等可再生能源时，电解被认为是完全“绿色”的，这意味着该过程不会排放温室气体 (GHG)。 反过来，产生的氢气被归类为“绿色”，因为它在用作燃料或动力来源时不排放温室气体。 

其他制氢方法，如生物质气化、天然气重整和热化学水分解，都是经过验证的成熟方法，但它们都会对温室气体产生更严重的环境影响。 由于绿色电解是一种零排放过程，大规模电解作为一种脱碳途径迅速普及。

大规模电解

大规模是指电解槽系统可以消耗的功率输入水平。 业界通常将 1 兆瓦 (MW) 系统归类为小型系统，而将 20MW 至 150MW 范围的系统归类为大型系统。 这是基于世界上正在运行的系统， 全球最大的质子交换膜电解槽系统 目前正在加拿大魁北克省贝坎库尔由康明斯 Accelera™ 提供动力。 该系统的功率为 20MW，由 Accelera HyLYZER® PEM 电解槽组成，每年可利用清洁水力发电生产超过 3,000 吨氢气。

大型电解可以加速采用负担得起的零排放氢，它也被认为是过剩可再生能源存储的一个有吸引力的解决方案。 当产生过量的可再生能源时（例如，阳光明媚，但电网对电力的需求低于供应），该能量可以输入电解槽并作为氢气长期储存。 一旦需要能量，氢气就可以被燃料电池利用，在燃料电池中，氢气经过反向电解转化为可用的电力。

Accelera 正在开发一种具有更高氢气输出堆和 25MW 模块的电解槽系统，使其适用于更大的电解槽项目（>200MW）。 这项技术对于大型项目至关重要，并将在我们的工厂生产 美国电解槽制造工厂 位于明尼苏达州弗里德利，以及位于西班牙卡斯蒂利亚-拉曼恰瓜达拉哈拉的新电解槽制造工厂。

新兴的氢经济

据 氢理事会目前，全球有超过 1,000 个氢能项目正在进行中。 到 2030 年，其中近 800 个将全部或部分部署——每年为全球供应 38 万吨绿色氢。 这与 1 年不到 2023 万吨的产量相比有了显着增长。势头正在朝着正确的方向发展，但与零排放氢相关的投资和项目数量必须大幅增加，才能满足净排放的需求。零经济。 

如今，世界上大部分氢气用于炼油、氨生产、甲醇生产和钢铁生产等工业流程。 大部分氢气是使用化石燃料生产的，这为通过使用可再生电力进行电解来减少全球排放创造了巨大的机会。 在交通运输领域，随着基础设施的建设和技术成本的持续下降，氢燃料汽车将变得更加可行。 在低碳替代品方面，氢基燃料还可以为航运和航空业提供更多选择。  

零排放氢用于燃料电池汽车和工业流程的可行性仍然取决于成本。 从经济角度来看，今天没有人准备好完全转变，因为由于新技术、新的可再生能源和分配的成本较高，它仍然比通过其他方式生产的氢气更昂贵。 然而，越来越多的政府正在提供越来越多的激励措施和补贴，以帮助在 2030 年之前更容易实现向绿色氢的转变。 

Accelera 正在积极投资产品产能，以实现高度模块化和市场上最小占地面积的超大规模氢气生产。 这一概念是为了灵活地生产氢气，以降低运营成本，并随着电网脱碳而降低每公斤氢气的成本。 换句话说，提供一个最佳尺寸的电解槽，可以根据可用的清洁能源负载系数调整其容量，并通过生产更多的氢气来提高其效率。

推动结构变革

然而，全球氢经济存在一些重大障碍。 除了目前生产清洁氢气的成本之外，最大的挑战也许是所需的基础设施规模——建立一个网络，将氢气从生产地输送到使用地。 

一种选择是建立氢气管道网络。 如果现有管道可以重新利用，这可能是成本最低的分配解决方案之一。 大多数国家现有的天然气管道和相关基础设施可以改造用于氢气，但实现这一转变将是复杂的，并且仍然需要大量投资和时间。 

另一种选择是将氢气从产生地运输到需要的地方。 为了保持这一过程的零排放，这些配送卡车还需要是零排放车辆，并且需要自己的燃料基础设施来跨国运输氢气，从而使“先有鸡还是先有蛋”的情况长期存在。

幸运的是，我们看到一个新兴的公共和私人合作伙伴关系网络正在寻求为这一​​复杂问题提供解决方案。 但能源进出口政府、可再生电力供应商、工业气体制造商、电力和天然气公用事业公司、汽车制造商、石油和天然气公司、大型工程公司和城市之间需要开展更多合作。 对氢的投资有可能刺激全球新技术和工业增长，从而创造熟练的就业机会。

为什么大规模电解很重要？

扩大电解项目和能力非常重要，原因如下： 

降低氢气成本 

如今，零排放氢气价格昂贵，需要降低其成本才能得到广泛采用。 由于规模经济和技术创新，随着生产成本的降低，客户的成本也随之降低，为更多市场和地区的采用铺平了道路。 随着氢的使用变得更加广泛，基础设施也将随之而来。 

扩大脱碳 

负担得起的氢气将使中长途运输和工业流程等其他行业脱碳。 这将促进燃料电池动力汽车的更广泛采用，并降低公用事业、钢铁、氨和甲醇生产以及季节性电力存储等难以减排行业的排放水平。

实现全球气候目标 

继2015年《巴黎气候协定》之后，许多国家和企业制定了雄心勃勃的气候目标，努力转变全球能源结构，将全球变暖控制在1.5摄氏度以下。零排放氢气的生产在这一转变中发挥着关键作用。 

为了降低生产成本并实现从政策和监管到投资、研发的整体转变，世界各地越来越多的电解槽项目获得批准，企业正在寻求可行的脱碳解决方案。 据氢能委员会称，1,000 年全球公布了 2023 多个氢能项目提案，其中 795 个计划到 2030 年全部或部分部署。到 32 年宣布的直接投资额为 2030 亿美元。 

通过像 Bécancour 这样的项目， 林德35MW电解槽项目 和 Varennes 碳回收公司 90MW 电解槽系统项目，Accelera™致力于帮助加速向零排放氢经济的转变并支持全球脱碳努力。