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坐落在太平洋西北部連綿起伏的山丘和河流之中的尤金水電委員會(Eugene Water & Electric Board，簡稱EWEB)面臨著許多美國公用事業(yè)公司仍在夢想的那種問題:可再生能源太多了。
EWEB發(fā)言人喬·哈伍德說，隨著風(fēng)力發(fā)電在過去20年的快速發(fā)展，俄勒岡州尤金市的公用事業(yè)公司發(fā)現(xiàn)自己在春天電力過剩，因?yàn)樗矎暮恿髦蝎@取能量。因此，當(dāng)附近的天然氣公司NW Natural接觸到合作進(jìn)行一個氫試點(diǎn)項(xiàng)目的前景時，這個提議是有意義的。
哈伍德說:“我們認(rèn)為，這是一個可行的機(jī)會，首先生產(chǎn)氫氣并出售給NW Natural公司，然后可能在未來將其作為商品出售給其他需要它的人。”
在EWEB看來，氫能源是該公司將可再生資源擴(kuò)展到新的地區(qū)和行業(yè)的一個重要機(jī)會，將公司的脫碳雄心擴(kuò)大到自己的投資組合之外。NW Natural公司也是綠色氫氣的堅定支持者，也贊同利用其現(xiàn)有的天然氣管道網(wǎng)絡(luò)作為分銷和儲存清潔能源的一種方式。
然而，盡管越來越多的天然氣公用事業(yè)公司認(rèn)為，美國現(xiàn)有的天然氣基礎(chǔ)設(shè)施是解決氫問題的關(guān)鍵因素，但探索氫的電力和雙燃料公用事業(yè)公司并不總是同意這一觀點(diǎn)。此外，天然氣遠(yuǎn)不是唯一將氫視為未來機(jī)遇來源的行業(yè)。大型石油公司、運(yùn)輸供應(yīng)商，甚至是科技初創(chuàng)公司都在競相與電力公司建立綠色氫合作伙伴關(guān)系，其中一些公司并不相信天然氣公司是這個謎題的重要組成部分。
運(yùn)輸業(yè)的新想法
美國天然氣協(xié)會(AGA)能源市場政策主任艾米麗·奧康奈爾(Emily O’connell)回顧了過去10年能源行業(yè)的發(fā)展，感到很興奮。
“我?guī)缀趺刻於寄苈牭叫孪敕ā⑿赂拍睿彼f，“所以現(xiàn)在是進(jìn)入這個行業(yè)的超級激動人心的時刻. ...從我在AGA的位置，以及有機(jī)會與華盛頓特區(qū)內(nèi)外這么多不同的利益相關(guān)者交談，我從來沒有看到過圍繞氫這樣的燃料的動力，也沒有任何雙關(guān)語。”
奧康奈爾認(rèn)為，天然氣公用事業(yè)很自然地融入了氫能源的討論。奧康奈爾說，完全電氣化將大大增加電網(wǎng)的負(fù)荷，需要昂貴的升級和擴(kuò)建。但她指出，全國已經(jīng)有260萬英里長的管道可以以分子的形式將能量輸送到各處。電力公司可以生產(chǎn)氫氣，并將其注入天然氣系統(tǒng)，通過利用現(xiàn)有的天然氣基礎(chǔ)設(shè)施，減輕電網(wǎng)的壓力，保持低成本。
“我們是一輛面包卡車，分子就是面包，”AGA安全與運(yùn)營總經(jīng)理金伯利·登博(Kimberly Denbow)說。“不同的分子會對材料和相容性產(chǎn)生不同的影響，這是我們需要研究的東西，但從更大的角度來看，我們真的只是在運(yùn)送面包。”
“我們認(rèn)為，傳統(tǒng)的可再生能源企業(yè)——太陽能和風(fēng)能——很有可能利用過剩產(chǎn)能生產(chǎn)氫氣，我們也認(rèn)為自己是推動氫氣生產(chǎn)的實(shí)體。” 尼爾·納文說——南加州天然氣公司清潔能源創(chuàng)新副總裁。
繼續(xù)登博的比喻，創(chuàng)造一種新的氫氣輸送系統(tǒng)就像買一輛新卡車。Denbow說，要避免這種費(fèi)用和困難，所需要做的就是投資于必要的研究，以確定如果將氫注入氣體系統(tǒng)，它將如何工作。但她擔(dān)心，如果目前有關(guān)可再生能源的討論繼續(xù)聚焦于少數(shù)資源，而不包括天然氣行業(yè)，那么這種價值可能會喪失。
“我們都在同一條船上，所以我們不能再把對方推下這條船了，”她說。“我認(rèn)為如果我們都朝著同一個方向前進(jìn)，我們會更快地到達(dá)那里。”
階段性的疑問
Southern Co是一家雙燃料公用事業(yè)公司，研究氫氣生產(chǎn)和將氫氣與自己的天然氣混合的潛力。Mark Berry認(rèn)為，氫氣有可能引領(lǐng)曾經(jīng)截然不同行業(yè)的公司之間的合作進(jìn)入一個新時代。他說，對氫等資源有共同需求的公司未來甚至可能共同擁有所需的管道等基礎(chǔ)設(shè)施。
但南方公司負(fù)責(zé)研發(fā)的副總裁貝里不確定電力公司生產(chǎn)氫氣并將其出售給天然氣公司的愿景是否會像一些人預(yù)期的那樣實(shí)現(xiàn)。
他說:“如果你和使用天然氣的人交談，他們會告訴你，他們擔(dān)心現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施中可以混合多少氫氣。雖然現(xiàn)在這是很有價值的基礎(chǔ)設(shè)施，但如果你想在管道中使用100%的氫，可能就不是這樣了，”因?yàn)楝F(xiàn)有的管道可能不適合攜帶純氫，Berry說。他補(bǔ)充說:“如果不看看應(yīng)用情況和你需要的氫的百分比，我不一定會做出這種飛躍。”
可再生氫聯(lián)盟執(zhí)行董事米歇爾Detwiler說“就像風(fēng)能和太陽能行業(yè)一樣，任何時候一個行業(yè)在擴(kuò)張和增長，都會有很多新手，很多人加入，然后市場就會自然地把他們淘汰掉。”
正如貝瑞所看到的，大規(guī)模使用氫燃料將需要新的基礎(chǔ)設(shè)施，就像其他任何新技術(shù)一樣。以電動汽車為例。貝瑞表示，一些現(xiàn)有資產(chǎn)可以用于支持電動汽車的部署，但要充分利用電動汽車的潛力，需要新技術(shù)。他補(bǔ)充說，我們以前也不是沒有這樣做過。或者改變這種基礎(chǔ)設(shè)施，那就是我們必須要做的。”
貝瑞并不認(rèn)為建設(shè)新能源基礎(chǔ)設(shè)施的前景令人生畏，部分原因是他不認(rèn)為這一切會一蹴而就。對于能源生產(chǎn)等大規(guī)模應(yīng)用來說，氫仍然過于昂貴，而且隨著價格的合理，它可能會分階段進(jìn)入專門市場。它可能從利基應(yīng)用開始，比如在沃爾瑪(Walmart)和亞馬遜(Amazon)等零售商運(yùn)營的大型倉庫中為叉車加油。因此，所需的基礎(chǔ)設(shè)施可以零零碎碎地建立起來，貝里說。
Berry說，“公司需要考慮的是，客戶的需求是什么”，以及氫在近期將如何使用，而不是專注于現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施。
綜合能源系統(tǒng)
據(jù)氣體技術(shù)研究所(GTI)兩年前創(chuàng)建的氫技術(shù)中心(Hydrogen Technology Center)副總裁Kristine Wiley表示，在未來的氫動力經(jīng)濟(jì)中，燃?xì)夂碗娏檬聵I(yè)可能扮演的角色并不一定是非二者擇一的命題。Wiley認(rèn)為，氫可以帶來一個更綜合的能源系統(tǒng)，一個更靈活、更有彈性的能源系統(tǒng)，而不是一個行業(yè)主導(dǎo)另一個行業(yè)。
威利說:“當(dāng)我們看到未來能源系統(tǒng)的樣子時，我們確實(shí)預(yù)見到一個更一體化的能源系統(tǒng)，無論是天然氣還是電網(wǎng)。”“我們覺得需要同時利用電子和分子。”
GTI負(fù)責(zé)研究和技術(shù)開發(fā)的高級副總裁Mike Rutkowski說，脫碳帶來的挑戰(zhàn)是任何一個部門都無法獨(dú)自解決的。在北方地區(qū)的冬天提供熱量需要大量的能量。他說，迄今為止，化石能源很好地滿足了這一需求，在這些地區(qū)很難完全替代化石能源。為了滿足這一需求，電力公司需要比目前更大的長期能源儲存能力。
Rutkowski表示:“目前，以能源當(dāng)量計算，可存儲和提取的天然氣總量約為500吉瓦。”“這大約是我們目前在電力系統(tǒng)中儲存能量的20倍。”
許多綠色氫氣的支持者希望這種氣體能讓他們捕捉到間歇性的可再生資源，并通過將電能轉(zhuǎn)化為一種可以儲存幾天甚至幾個月的分子來長期儲存能源。這些天然氣將儲存在哪里仍然是一個懸而未決的問題，但NW Natural設(shè)想，在未來，天然氣公用事業(yè)公司擁有的大量管道可能有一天會讓它們在競標(biāo)電力公用事業(yè)公司的長期儲存需求時，與電池和其他解決方案競爭。
NW Natural的可再生資源主管安娜?奇圖姆(Anna Chittum)表示:“如果我們也能以同樣的眼光看待我們，我認(rèn)為天然氣公用事業(yè)公司會有機(jī)會。”
據(jù)南加州天然氣公司負(fù)責(zé)清潔能源解決方案的副總裁尼爾·納溫(Neil Navin)說，天然氣公用事業(yè)公司是將氫氣儲存起來，還是與居民客戶共享，仍是南加州天然氣公司研究的一個領(lǐng)域。
這家天然氣公司目前正在進(jìn)行一項(xiàng)“氫之家”試點(diǎn)項(xiàng)目，探索潛在的氫生態(tài)系統(tǒng)。在該生態(tài)系統(tǒng)中，太陽能電池板被用來驅(qū)動電解產(chǎn)生氫氣，然后儲存在現(xiàn)場，用于燃料電池和整個家庭的電器中。但Navin認(rèn)為，SoCalGas的主要資產(chǎn)是其基礎(chǔ)設(shè)施和專業(yè)技術(shù)，這對運(yùn)輸和儲存氫氣都是必要的。
即使住宅服務(wù)不成功，納文仍認(rèn)為有潛力為工業(yè)客戶提供服務(wù)。高熱制造、化工生產(chǎn)和重型運(yùn)輸都需要?dú)錃馓峁┑慕鉀Q方案。得有人把它送到他們手上。
納溫說:“我們認(rèn)為，傳統(tǒng)的可再生能源企業(yè)——太陽能和風(fēng)能——很有可能利用過剩產(chǎn)能生產(chǎn)氫氣，我們也認(rèn)為自己是推動氫氣生產(chǎn)的實(shí)體。”“不僅給發(fā)電的發(fā)電廠，也給燃料電池、重型運(yùn)輸，最終給商業(yè)和工業(yè)客戶。”
據(jù)可再生氫聯(lián)盟(Renewable Hydrogen Alliance)執(zhí)行董事米歇爾·德特維勒(Michelle Detwiler)說，這種模式可能在多模式樞紐特別有效，因?yàn)榭稍偕茉醇械碾娏尽⑻烊粴夤竞透邚?qiáng)度的尾氣排放公司都位于附近。
她說:“眾所周知，為了將所有的能源從一個地方轉(zhuǎn)移到另一個地方，電網(wǎng)將需要大規(guī)模升級和可能的擴(kuò)建。”“目前，電解制氫最昂貴的部分是電力成本和運(yùn)輸成本。”
積極主動建設(shè)
鄰近性和共同利益是最終促使EWEB和NW Natural在即將到來的氫試點(diǎn)項(xiàng)目上合作的關(guān)鍵因素。但哈伍德說，最后一個因素促成了這筆交易:NW Natural采取了主動。
該項(xiàng)目仍處于確定范圍的階段，所以具體細(xì)節(jié)尚未敲定。但哈伍德說，就目前而言，該項(xiàng)目遵循了許多天然氣行業(yè)的設(shè)想模式:EWEB計劃建造并運(yùn)行一個2-10兆瓦范圍的電解槽，當(dāng)EWEB有多余的可再生能源時，它將用于將水分解為氧和氫。EWEB很有可能將生產(chǎn)出來的氫氣出售給NW Natural，用于注入其天然氣系統(tǒng)，幫助該公司實(shí)現(xiàn)排放目標(biāo)。
哈伍德表示，鑒于未來有如此多的潛在買家，該公司是否會繼續(xù)長期向天然氣系統(tǒng)注入氫氣仍有待觀察。他說，EWEB特別感興趣的是，在可再生能源不像俄勒岡州那樣豐富的地區(qū)，向其他電力公司出售氫氣，用于燃?xì)鉁u輪機(jī)，使它們更容易脫碳。
“這是基礎(chǔ)，”他說。“一旦地基澆筑好了，我們就會決定怎么建墻。”
德特維勒表示，這是在可再生氫等新興領(lǐng)域工作所面臨的挑戰(zhàn)。有必要有不同的利益相關(guān)者，但并不是目前參與談判的每個人都有可能找到一個永久的席位。
德特維勒說:“就像風(fēng)能和太陽能行業(yè)一樣，任何時候一個行業(yè)在擴(kuò)張和增長，都會有很多新手，很多人加入，然后市場就會自然地把他們淘汰出去。”“許多初創(chuàng)公司正在試驗(yàn)更便宜地生產(chǎn)氫的技術(shù)。有些人會成功，有些人會失敗。成為第一個能以每公斤1美元的價格制造氫的人，競爭非常激烈。”
但哈伍德說，如果初創(chuàng)企業(yè)最清楚地意識到競爭的重要性，那么天然氣可能面臨最大的生存威脅。這并不是因?yàn)樘烊粴夂碗娏局g的競爭加劇了，而是因?yàn)殡娏究梢韵蛎撎冀?jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型，無論他們的鄰居是否提供天然氣。
哈伍德說:“如果(天然氣公司)不展望20-40年的未來，他們將被甩在后面。”“這是一個世界在變化的問題，你可以站在原地看著它過去，或者你可以開始慢跑，趕上它。”
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