核能發電生產粉紅氫:可靠且具成本效益

作者: Himanshu Patni

2024年1月13日

2023年10月,美國政府宣佈撥款70億美元,用於七個旨在生產氫氣的區域中心。這些中心的目標是減少碳足跡,將氫氣生產從傳統的製程轉移開,傳統製程涉及在高壓下用蒸汽蒸煮甲烷。相反,這些中心將以一種在燃燒時產生水作為廢氣的方式生產氫氣。美國能源部 (DOE) 資助了這些中心,包括生產商和客戶,旨在共同建立儲存罐、管道和其他基礎設施。這些中心的目標是透過使其更容易取得和更具永續性來促進氫氣的採用。

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各主要參與者正開始從核能生產氫氣,政府提供的補貼降低其生產成本,從而推動了粉紅氫的需求。Constellation 於 2023 年 5 月開始在美國第一個兆瓦示範規模的核動力清潔氫設施中進行生產。這座最先進的設施顯示了透過無碳核能生產氫氣,以減輕氣候危機影響的重要性。Nine Mile Point 的清潔氫氣產生系統每小時使用 1.25 兆瓦的零碳能源,每天產生 560 公斤的清潔氫氣。這個數量足以滿足工廠的營運氫氣需求。此外,它將作為 Constellation 旗下其他清潔能源中心的潛在大規模部署的模型,這些中心將清潔氫氣生產與儲存和其他現場用途結合起來。

此外,根據法國銀行 Lazard 的說法,與使用連接到再生能源的綠氫設施相比,使用核能驅動的電解槽可能會在美國產生更便宜的氫氣。該銀行的常規均化能源成本報告指出,使用核電廠產生的電力生產的氫氣(也稱為粉紅氫)的均化氫氣成本 (LCOH) 可能低至每公斤 0.48 美元,並根據美國的《降低通膨法案》(IRA) 提供的補貼,使用 100MW 鹼性電解槽。

另一方面,即使有補貼,綠氫也只能產生每公斤 0.83 美元的最佳 LCOH,使用鹼性電解槽,基於陸上風力發電廠的平均均化能源成本。如果沒有補貼,粉紅氫的 LCOH 將在每公斤 2.75-5.29 美元之間,具體取決於氫氣廠的規模(在 20-100MW 範圍內)和使用的電解槽技術。綠氫的範圍為每公斤 3.47-7.37 美元。核電廠可以實現的更高容量係數是 LCOH 差異的主要原因。

綠氫廠的容量係數只能達到 55%,而粉紅氫設施由於核電穩定的基本負載功率分佈,與再生能源的可變和間歇性供電相反,因此可以達到高達 95% 的容量係數。這意味著,與綠氫設施相比,粉紅氫廠每安裝 kWh 的電解槽容量可以產生近 63% 的氫氣。

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結論

粉紅氫是一種使用核能生產的氫氣,它有潛力在美國的清潔能源未來中發揮重要作用。美國政府已透過各種倡議和補貼來降低其生產成本,從而顯示出對粉紅氫的支持,使其在發電和供暖等各種產業中更具競爭力,可以與其他形式的氫氣和化石燃料競爭。然而,粉紅氫的發展面臨著挑戰,例如公眾對核能的看法以及高昂的初始資本成本。此外,由於拜登政府可能限制稅收抵免,美國粉紅氫生產的未來並不確定。

儘管存在這些挑戰,美國能源部已宣佈氫氣中心資金,預計將促進清潔氫氣產業的成長。美國的粉紅氫補貼和最近的生產表明,開發永續且有競爭力的清潔能源具有希望。然而,需要進一步的支持和投資才能充分實現粉紅氫在美國能源領域的潛力。

根據 UnivDatos Market Insights 的分析,對清潔能源不斷增長的投資是由全球 粉紅氫市場 的情況所推動的。根據他們的「粉紅氫市場」報告,全球市場在 2023 年至 2030 年的預測期內以 31% 的複合年成長率成長,到 2030 年將達到 276.7 億美元。

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