核能生產粉紅氫:可靠且具成本效益

作者: Himanshu Patni

2024年1月13日

2023 年 10 月,美國政府宣布撥款 70 億美元,用於建立七個旨在生產氫氣的區域中心。這些中心的目標是透過將氫氣生產從傳統製程轉移開來,即在高壓下用蒸汽烹煮甲烷,從而減少碳足跡。取而代之的是,這些中心將以燃燒時產生水作為廢氣的方式生產氫氣。能源部 (DOE) 資助了包括生產商和客戶在內的這些中心,旨在共同建立儲存槽、管道和其他基礎設施。這些中心的目標是透過提高氫氣的可及性和永續性來促進氫氣的採用。

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各主要參與者開始利用核能生產氫氣,政府提供補貼以降低其生產成本,這正在推動粉紅氫的需求。Constellation 公司於 2023 年 5 月啟動了美國首座兆瓦級示範規模的核動力清潔氫氣設施的生產。這座最先進的設施表明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 的清潔氫氣發電系統每小時使用 1.25 兆瓦的零碳能源,每天生產 560 公斤的清潔氫氣。這個數量足以滿足工廠的運營氫氣需求。此外,它將作為 Constellation 公司旗下其他清潔能源中心的潛在大規模部署的範本,這些部署將清潔氫氣生產與儲存和其他現場用途相結合。

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降低美國的氫氣生產成本。該銀行的常規能源成本報告指出,使用核電廠產生的電力生產的氫氣(也稱為粉紅氫)的氫氣成本 (LCOH) 可能低至每公斤 0.48 美元,並且已根據美國的《降低通膨法案》(IRA) 批准補貼,使用的是 100MW 的鹼性電解槽。

另一方面,即使有補貼,綠氫也只能透過鹼性電解槽產生每公斤 0.83 美元的最佳 LCOH,這是基於陸上風力發電廠的平均能源成本。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。綠氫的範圍是每公斤 3.47-7.37 美元。核電廠可以實現更高的容量因子是 LCOH 差異的主要原因。

綠氫工廠只能達到 55% 的容量因子,而粉紅氫設施由於核能穩定的基載功率特性,可以達到 95%,這與來自再生能源的可變和間歇性電力供應形成對比。這意味著,與綠氫設施相比,粉紅氫工廠每安裝一千瓦時的電解槽容量可以多生產近 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,具有在美國清潔能源未來中發揮重要作用的潛力。美國政府已透過各種措施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個行業中更具競爭力,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,由於拜登政府可能會限制稅收抵免,美國粉紅氫生產的未來並不確定。

儘管存在這些挑戰,美國能源部已宣布氫氣中心資助,預計這將促進清潔氫氣產業的發展。美國的粉紅氫補貼和近期生產顯示出發展永續且具有競爭力的清潔能源的前景。然而,還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受到粉紅氫市場全球情勢的推動。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,年複合成長率為 31%,到 2030 年將達到 276.7 億美元。

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