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德国氢能和燃料电池发展

发布日期: 2019-01-16
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前段时间12月7日到8日,于德国汉堡举行的德国大政党基du教民主联盟(CDU)的第31届党代hui上,基民盟秘书长安妮格雷特·克兰普-卡伦鲍尔(Annegret Kramp-Karrenbauer)被选举为新一届党主席,接替默克尔的职位。按照CDU党内传统,党主席与联邦总理通常由一人担任,因此,卡伦鲍尔也被视作德国下一任总理的热门人选。这样的变革会为德国政治以及整个欧盟乃至世界格局带来怎样的变化让全球各界人士拭目以待。作为世界GDP排名第四的国家,德国从战后的废墟上迅速崛起,是当今世界zui发达的几个资本主义国家之一。做为欧盟内作为“领头羊”,其经济实力和政治影响举足轻重。

 

然而纵使作为全球di四大经济体,德国的能源自给率严重不足,简言之是一个“贫油少气”的国家,在能源作为国民经济命脉的当代,德国早在上世纪90年代就键能源转型的目标锁定在清洁可再生能源上。现如今,德国在可再生能源领域已经走到了世界的前列,据德国经济能源部(BMWI)统计,可再生能源在2017年已经占据到总能量消费的15.6%,这一比例在今年的统计中预估将会达到18%;除此之外在可再生能源领域投入的设备资金达到157亿欧元,而其收益则有162亿欧元。与此相比美国的可再生能源仅占11.0%(且大部分来自已建设多年的水电),结合2017年德国对《可再生能源法案》的修订和完善,可以说德国在可再生能源领域成为世界di一的决心已让世人皆知。尤其在氢能和燃料电池方向,德国的研究机构和工业公司一直以来都处于国际领xian地位。

(德国可再生能源占比变化趋势  来源:德国联邦经济能源部2017年年度能源统计报告)

 

专项机构

 

德国在氢能和燃料电池领域专门成立了国家氢能与燃料电池技术组织(德语: Nationale Organisation Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie-Gmbh;缩写:NOW-Gmbh)以进行相关领域的工作。2006年,德国政府,工业和科学界达成战略联盟,启动称为氢和燃料电池技术国家创新计划(NIP)的长达10年的重大项目,并已取得了的成就:

·NIP为750个项目总计投入约7.1亿欧元;

·此外受资助项目自筹资金6.9亿欧元,第三方资助2千万欧元;

·共240家企业,50家科研和教育机构以及公共部门得到NIP的资助;

 

NIP阶段的工作成功确保了德国在氢能和燃料电池领域的领xian地位,大多数燃料电池类型(低、高温聚合物电解质膜燃料电池LT、HT-PEMFC:30%~40%、固体氧化物燃料电池SOFC40%)和相关应用(家庭固定能源应用领域33%,热电联产总效率85%~90%)的效率皆已经达到预期目标。NIP计划宏观层面上讲使德国氢能和燃料电池工业的增值产业链链得到加强——德国在燃料电池的供应和制造方面排名全球di三(位于日本和美国之后);而在固定应用方面,德国有14燃料电池个制造商(其中9家是供暖),是全球相关领域企业多的国家。除此之外,NIP项目也极大地推动了氢能和燃料电池市场在德国的发展:2006-2016年间获得NIP支持的公司销售额增加了3倍,总量达到每年2.6亿欧元;德国已开发并销售固定家用燃料电池产品,是目前欧洲燃料驱动家用供暖设备的主要市场,截止2016年共安装了大约2000台设备;但尽管NIP对移动应用方面有大力的支持,市场仍然开发较平稳缓慢,并没有实现移动燃料电池应用,直到近两年的2017/2018年才有小批量燃料电动汽车投入市场。随着日本的丰田和本田以及韩国的现代已经生产了批量生产的燃料电池汽车,德国自然不甘落后:戴姆勒相应计划在2020年发布一款车型,宝马BMW则计划2021年发布自己的车型,在氢气的制造储存等方面,德国Linde 公司则是全球三大加氢站制造商之一,移动交通领域氢能与燃料电池的运用已经被提上了日程。

(氢能和燃料电池在未来综合能源系统中的角色  来源:德国国家氢能燃料电池组织NOW-gmbh)

根据阶段的实践总结与经验,德国又提出了第二阶段即2016至2026年的氢和燃料电池技术计划(NIP2)以确保研究和开发的继续,联邦政府预计在接下来十年内提供14亿欧元左右公共扶持资金的资助。现阶段主要注重于解决市场开拓的问题,建立相应的基础设施,为未来在氢气生产,氢气运输,住宅能源供应,工业应用,燃料电池特殊应用等各个领域中的基础持续提供政策经济上的支持,。 两大政府部门BMVI和BMWI负责为NIP计划提供政策支持,而NOW组织则进行计划实施与协调。

联邦运输和数字基础设施部(BMVI德语:BundesministeriumfürVerkehrund digitale Infrastruktur)计划在2019年前拨款2.5亿欧元(约19.54亿人民币)以支持氢和燃料电池技术。其主要运用在为氢能基础设施如加氢站的建设,氢能燃料电池交通工具如FCV和氢燃料客运列车等的开发,燃料电池系统发电设施等提供补助与投资。

联邦经济事务和能源部(BMWi  - BundesministeriumfürWirtschaftund Energie)在NIP2中将继续对氢能和燃料电池技术应用的研究和开发提供支持,根据在第六届能源研究计划中提出的计划每年提供约2500万欧元(约1.9亿人民币)到相关领域。比如,2016年8月,BMWi在国家行动计划能源效率(NAPE-Nationaler Aktionsplan Energieeffizienz)范围内启动了一项资助计划,旨在为私人客户采购燃料电池加热设备。

除此之外,其他部门如德国联邦环境部以及教育和研究部也将通过NOW GmbH组织来积极参与国家实施计划的战略发展,正如NIP在2006年-2016年阶段计划实施时那样,政府部门间通力合作达成德国在其《可再生能源法》中提出的“2050年之前减少95%的二氧化碳排放;德国终的能源结构50%来自可再生能源”的远大目标。

 

 

(德国NIP2016~2026年第二阶段规划示意图  来源:德国国家氢能燃料电池组织NOW-gmbh)

氢区建设

德国政府为了促进氢能和燃料电池在区域内的实际应用,从2018年6月起至2019年1月,氢能区域建设的想法设计,具体的计划和制定或实施这些计划都可以申请联邦政府的考核以得到支持,政府将视情况提供资金补助。因此,利益相关者及项目发起人或组织(HyStarter)从项目申报,到通过建立的综合性的分析和规划(HyExperts),直到实际应用以实现氢区的建设与运行(HyPerformer)都会得到政府的鼓励。

HyStarter

德国政府预计将选择六个地区和/或市政当局建立氢能区域。联合各界的积极需求并结合其资源(政治,市级龙头企业,工业,商业,社会)提供技术建议和支持,共同制定有关氢能和燃料电池为基础的运输,供热,发电储能等领域可实施的发展计划;

HyExperts

区域的名额将会在竞赛中决定,对项目的规划分析将会在2019年春进行评比,胜出的区域将能够获得总金额为100万欧元的投资补助,以进一步推进概念和规划的发展,直到其实施。

HyPerformer:

潜在的氢区建设与运行商可以申请评比,以在进一步竞争的范围内实施现有概念。评委会将从所有参赛作品中选出获胜者, HyPerformers的总奖金总额为2000万欧元,终将以采购的投资补助形式提供。

氢区的建设工作在近日又被再次强调,12月6日 - BMWI国务秘书Steffen Bilger在国家创新计划氢和燃料电池技术大会上提出了一种新的筹资办法:“德国的任何地区都可以成为氢能区域——无论其以前是否有可再生能源运行的经验。作为一个多阶段的长期工作,我们会现场考察具体的需求,资源和发展潜力。我们能够为这个项目提供从提升公众认知水平,到考察规划信息采集,到采购建设以实施氢区概念的多种支持“。

(氢区概念示意图  来源:德国国家氢能燃料电池组织NOW-gmbh)

氢能燃料电池交通

据统计,德国在交通上消费的能源占终端能源消费的1/3,而德国政府设立了在2020年达成减少10%(与2005年相比)终端能源消费的目标,因此便为氢能燃料电池在汽车,公共汽车,重型车辆,叉车,列车,船舶等等交通工具上的应用与商业化,投入了大量的资源。德国希望不仅仅是通过示范项目而是真正通过基础设施与交通工具的齐头并进的开发而进行大规模运行。

 

(德国目前(2018年)的加氢站分布地图  来源:德国国家氢能燃料电池组织NOW-gmbh)

加氢站建设

在2016年阶段NIP结束后,德国在柏林,汉堡,杜塞尔多夫,法兰克福,斯图加特和慕尼黑等大都市区以及连接高速公路上根据计划建立了接近50个加氢站(第五十个加氢站2018年9月7日建成于波茨坦),能够为起始阶段氢燃料电池汽车提供基本道路条件。而根据NOW发布的路线图,在2018年前100个加氢站将无条件建造,即无论车辆的实际销售数量如何,加氢站都会得到建设。目标是在汉堡,柏林,莱茵 - 鲁尔,法兰克福,斯图加特和慕尼黑的六个城市地区,以及其相连接高速公路上建立所谓的“氢气走廊”——每90公里至少有一个加氢站,大都市区内至少有10个加氢站。NIP2届时将根据德国燃料电池车辆登记的数量对加氢站的总数目和选址进行定位。

早在2012年,瑞典大瀑布电力公司(Vattenfall)斥资六百万欧元建起了这座“加油站”参与到了诸如汉堡港口新城加氢站可再生能源存储-氢能汽车示范项目的建设当中,汉堡是德国第二大城市,拥有德国繁忙的港口。政府的巨额投入帮助该市建立起不少氢燃料加油站,使其构成了小型网络。同时政府还鼓励使用氢能源的城市公交车进行公路实地测试,并对研发工作给予资金支持。

 

(德国汉堡——港口新城氢能交通网络示意图  来源:德国国家氢能燃料电池组织NOW-gmbh)

除了数年前对汉堡这样的先驱城市进行支持之外,在德国本土普及加氢站建设的过程当中对前100个站中的大多数站的资金技术支持将分别来自国家创新计划氢和燃料电池技术以及欧洲燃料电池和氢联合承诺委员会;预计到2023年,400个加氢站的落地将确保在德国建立完整的国家氢能基础设施网络,2030年,德国将具有1000座加氢站和50万辆燃料电池汽车的规模,加氢站的网络化分布还会进一步完善和扩展。对于这些潜在的400个加氢站,由TOTAL和液化空气控股合资的企业—氢交通H2 MOBILITY项目将承担所有运营任务,包括网络规划,授权,采购,建设和运营;支付系统以及氢气采购,且保证尽可能多的使用可再生资源来生产氢气作为能源。

氢能巴士

德国非常重视氢能乘用车的开发;在城市巴士应用氢能动力模块是达成减少颗粒物和氮氧化物的排放,终实现社区零排放目标的重要一环。根据德国国家氢能与燃料电池技术组织主席Klaus Bonhoff2017年的发言,目前以欧盟委员会牵头进行投资,已有51台清洁巴士正在德国境内运营。巴士的采购和运营采用联合投资机制,确保其成本在可接受范围之内:2018年初举行的氢动力汽车欧洲联合倡议项目(Joint Initiative for Hydrogen Vehicles across Europe,JIVE)提出欧盟将在未来为此项目提供约3700万欧元,旨在为欧洲汽车制造商提供经济支持,以削减各整车厂商制造燃料电池汽车所需费用。

(氢能巴士示意图 来源自网络)

乘用车研发

乘用车是推进燃料电池汽车商业化的领域,由于现阶段氢能燃料电池汽车的成本,决定了其现阶段仅能在公共交通领域或重型动力车辆领域应用;目前,德国境内仅有大约 260 辆氢能源家用汽车。但2017年在德国汉堡和慕尼黑等地,已经有燃料电池轿车在共享出租车的公司旗下提供租赁服务,只需要在手机上就可以进行预约。德国政府同时也在加大宣传力度以确保服务越来越被公众接受。德国政府对本国的宝马,奔驰,奥迪等汽车制造商和供应商在氢能和燃料电池乘用车的开发也投入了大量的支持,纷纷推出了自己的FCV概念车:

德国奔驰公司推出了B级燃料电池车(B-Class F-cell),并于今年推出了新款 FCV 版 GLC, 2017年IAA上GLC F-Cell得到了展示,作为插电式混合动力车,除了燃料电池外,还有一个缓冲电池,可以像任何电动汽车一样在外部充电。目前该款车仅以每月799欧元的价格出租给德国和日本的大城市的客户。 所谓的服务租赁模式包括所有维护和可能的维修以及保修包等。预计将会在2022年的正式市场推出。

(奔驰F-cell燃料电池汽车 来源:汽车之家)

宝马在 2015 年发布了基于 i8 和 5 系 GT 车型的 FCV 原型车,并宣布于 2020 年发布量产版。

(宝马氢能源FCV 来源:汽车之家)

奥迪在 2014 年也推出了 A7 h-tron quattro 概念车:

(奥迪h-tron概念车 来源:汽车之家)

产业联盟

事实证明,氢能和燃料电池汽车的开发与商业化不仅是一家企业能够完成的,而是需要整个业界联合guo家资源进行开发合作,2017年,在联邦交通和数字基础设施部(BMVI)的领导下,德国政府组织本国汽车行业领导企业成立了一个6000万欧元、为期三年的联盟,以期研究汽车燃料电池堆的大批量生产。此联盟名为“AutoStack-Industrie”,年投资金额为2130万欧元,旨在2020年之前为德国和欧洲燃料电池汽车的商业引进提供技术、经济和科技支持。这一联盟由宝马领导,还包括戴姆勒、德纳、福特研究和创新中心、科德宝高性能材料、Greenerity、NuCellSys、燃料电池公司PowerCell Sweden AB、德国优美科、大众集团和德国巴登符腾堡州太阳能和氢能研究中心。这些企业在汽车制造和燃料电池技术领域都有极高的建树,在德国政府领导之下齐心协力进行彼此联合交流合作,以期达成德国能够建立自己的燃料电池生产设施额目的。因为在目前,燃料电池堆仍然需要手工组装。自动化装配燃料电池堆可以减少大量的生产成本,从而是燃料电池汽车在市场广泛投放的先决条件。ASI联盟中的合作伙伴将创建一套通用的生产规范和标准,按照此规范生产电池堆并设计组件,然后构建出电池堆原型。与此同时,该联盟成员也正在研究建造燃料电池工厂的可能性,阶段的目标产能为每年3万个燃料电池堆。

氢能列车

时至今日,德国的铁路路线与高铁遍布的我国相比,电气化程度仅有41%,而德国政府寻求使用燃料电池火车来解决问题出路。在过去三年内,德国投资研发了氢能城际列车的样车,并打算在清洁能源列车领域迈出领xian一步。2018年11月9日,作为全球铁路运输业创新和环保技术领域的领xian者阿尔斯通公司11月9日宣布,由他们生产的世界首款以氢为能源的火车将于2021年在德国正式开跑,采购数量为14辆氢燃料电池列车包括30年维护和能源供应的合同与德国下萨克森州地方交通局签署。计划从2021年12月起在库克斯港,不来梅港,布雷梅尔沃德和布克斯特胡德之间运送旅客,在14条路线上使用燃料电池列车取代原先以柴油为动力的列车。该新能源列车高时速可达140公里每小时,储氢里程可达1000公里,一次可乘坐多达300名乘客。这样的燃料电池氢能列车在整个运行过程中都不会产生温室气体排放,其多余的能源则可以储存在列车上安装的锂离子电池中供其他用途;因此预计使用燃料电池氢能列车与传统的柴油列车相比能够获得高达30%的能源开支上的节约。

(德国氢能列车运营路线规划图  来源:德国国家氢能燃料电池组织NOW-gmbh)

由国家氢能和燃料电池技术创新计划即NIP2项目将会投资约840万欧元资助这项燃料电池机动列车取代柴油列车的项目。随着德国氢能基础设施建设的完善,在性能表现上与柴油机车相当的燃料电池机车在铁路运输领域有着相当强劲的竞争力,BMVI议会国务秘书Enak Ferlemann也宣称:“燃料电池机动列车技术在未来10至15年内在德国有很好的机会进行发展,柴油机车则会随着时代的变迁慢慢退出市场”

(德国氢能列车内部 来源:新浪科技)

世界领xian的气体和工程公司林德集团将提供新型燃料电池列车的氢气供应,他们将在通往不莱梅的火车上建立全球首ge氢气加注站。该项目由联邦政府资助的投资成本估计约为1000万欧元。

零排放货车

随着加氢站建设的完备,零排放商用车运输同样能享受其基础设施的便利。2017年12月,德国大氢站运营商H2 MOBILITY与德国电动卡车公司streetscooter(街头滑板公司)就氢动力商用车的开发使用上达成了合作共识。双方的总经理于2017年11月30日签订了相应的谅解备忘录。500辆streetscooter公司生产的燃料电池卡车,将从2018年中期逐步被德国邮政公司作为运输车队用车DHL投入使用,这些零排放燃料电池商用车将会在总计15个已经对外开放的由H2 MOBILITY进行运营的加氢站进行加氢补给。这个项目是在杜塞尔多夫举办的“北威州能源署燃料电池与氢能网络”年会的框架下进行签署的。

(德国与邮政使用的氢能燃料电池快运车 来源:德国国家氢能燃料电池组织NOW-gmbh)

氢能在航运航天领域的应用

航运领域,德国于2009年实施为期八年名为“灯塔(lighthouse )”e4ships 的燃料电池船舶项目,利用燃料电池系统为邮轮、货船和大型游船等提供辅助动力,总投资高达5130万欧元,涉及全德国21家公司及科研机构。如“Alsterwasser”号游船再在2008年8月在德国汉堡的Alster 湖上即进行了首航,载客量超过100人,一直载客运行至今,截至2010年运送了14000多名乘客。游船推进动力功率为100kW 级,由德国Proton Motor 公司提供的2台48kW 质子交换膜燃料电池模块组成,采用35MPa 高压储氢技术,一次可携带氢燃料50kg ,游船可连续运行2~3天。氢能游船无尾气排放,能源利用效率高达50%以上。2017年,NIP又通过了多个燃料电池系统在公海客船、内陆游船、内陆运输船上作为主要或备用供能系统进行应用的项目,为期两年半,总额从155万到1154万欧元不等。

(德国e4航运燃料电池项目规划 来源:德国国家氢能燃料电池组织NOW-gmbh)

(2017-2019年NIP投资的航运领域燃料电池项目 来源:德国国家氢能燃料电池组织NOW-gmbh)

近年来,航空业设法减少温室气体排放,波音和空客也曾测试较小的燃料电池飞机。2016年9月29日,德国的飞机工程师成功测试全球di一架采用零排放混合燃料电池的4人座飞机。据报道,试飞地点在德国西南部斯图加特机场,历时10分钟,当时机上有两名飞行员和两名乘客模型。这架双舱飞机HY4由飞机制造商Pipistrel、燃料电池生产商Hydrogenics公司、乌尔姆大学和德国航空太空中心(DLR)共同研发。这架飞机飞行中利用氢产生电力,巡航速率每小时165公里,航程可达1500公里,起飞和降落则仰赖电池动力。这一壮举展示了氢能和燃料电池在民用航空航天领域应用的可能性。此外,德国政府也投入了569万欧元与空客集团、德国ZAL技术中心(先进空运应用研究中心)、德国航空航天中心合作,开发氢能燃料电池技术在飞机与机场的实际应用。

(燃料电池航空航天领域资助项目 来源:德国国家氢能燃料电池组织NOW-gmbh)

氢能供热供电

德国为自己确立了2050年碳排放降低80%到95%的目标,而目前大约40%的二氧化碳排放仍来自于建筑物。而燃料电池也在产生电力的过程中产热。将这些热量充分应用,可实现排放和能源成本的可持续降低。与常规化石能源发电相比,使用燃料电池装置,二氧化碳排放量可减少近50%。长远来看,若氢能来自于可再生能源,现有建筑和新建筑的能源成本可以通过燃料电池系统降低多达35%。

德国联邦运输和数字基础设施部(BMVI)对使用燃料电池系统发电的厂家进行了一系列资助。使用燃料电池发电可以实现关键或离网基础设施的独立能源供应。这一举措无疑会使得更多企业积极使用燃料电池系统发电。其主要可以用于安全机构和组织的数字无线电以及交通控制系统,功率需要达到20kW。与使用传统技术相比,采用燃料电池技术的资助费用高可达新增投资成本的40%。该项资助基金的预算来自NIP2项目,金额为500万欧元。因此终约有500到600个燃料电池项目的申请者,能够获得此项燃料电池补贴。

家用燃料电池方面,德国尤利希研究中心开发的高温燃料电池设计使用寿命高可以达到8万小时。分两节组成的高温燃料电池采用氢燃料进行贡献供热,根据需要,燃料也可以换成天然气或甲烷。从试验开始到现在已供电3400千瓦小时,足够一户家庭一年的用电量。从经济角度来看,这款电池已完全适用于家庭供电供热。联合太阳能电池板或风力发电等装置进行耦合,将来或能实现完全来自可再生能源的独立式家庭用电供热。

(太阳能供给燃料电池家用独立式发电供热系统示意图 来源:中德城市网络一体化低碳实施项目

Power-to-Gas

(power-to-gas概念图 来源:搜狐)

为了实现真正的零排放,氢能的终来源必须来自于太阳能或风能等可再生能源,可再生能源由于具有时效性和区域性,因此将其储存为化学形式的氢能加以利用能够解决诸如弃风弃光这些问题。氢气可以进入到现有的天然气网络中并储存在那里,然后可以将进入电网的气体再转化为电,或者可以将其用于其他目的(例如,加热,氢能车辆),即Power-to-Gas。为此,德国联邦政府正在实施“储能研究计划”。德国的天然气工业非常发达,其全国天然气管道总长度超过505,000公里,并且已经运输了比整个电网多一倍的能源。其未来的计划是利用天然气管道网络作为一个复合系统,其中天然气,沼气以及由可再生电力生产的氢气和合成甲烷结合在一起形成一个巨大的能源网络进行可调控额网络化供应。

诚然,多次能量转换会导致高水平的能量损失但从中期来看,电力-燃气技术仍然可以提供一种经济实惠的解决方案,随着技术的发展,很可能达成以经济可行的方式存储大量电力。德国目前已经开始初步探索power-to-gas的可再生能源网络形式:

早在2011年,奥迪便在德国绿色之都汉堡发布了具有开创性意义的e-gas项目,作为核心项目,e-gas项目经过了为期3年的密集研究,现已进入实际应用阶段。与其他汽车企业完全依靠第三方提供新能源不同,奥迪品牌是全球首jia建立起全套可持续发展能源系统即直接参与到可再生能源的生产过程当中的汽车制造商。奥迪参与了位于北海的离岸风涡轮机组的建设,该机组产生的绿色能源将被并入公共电网中。奥迪希望在工厂中使用绿色能源进行生产,并在未来使用绿色能源来为奥迪旗下e-tron电动车型提供动力。同时,风能发电的一部分电被用于电解制氢,产生的氢气在未来可作为燃料电池车辆的能源,或者用于制造甲烷。这种甲烷在奥迪被称为e-gas,可以为内燃机提供动力。当时这一项目主要是为了配合奥迪旗下TCNG(Turbocharged Compress Natural Gas)涡轮增压压缩天然气车型系列,由e-gas提供动力。该项目为如何地存储和转化绿色能源这一难题提供了解决方案。例如,如果海风强劲,那么多余的能源可以被转化为e-gas,存储在公共天然气网络中。到有必要的时候,能源又可以随时从天然气网络中回流到电力网络中。

 

(德国汉堡奥迪E-Gas项目中心示意图 来源:汽车之家-车家号)

到今年2018年,德国输电系统运营商Tennet,Gasunie Deutschland和Thyssengas希望将电力和天然气网络耦合用于能源转型。目前这三家电网运营商已签订具体计划,在德国西北部的下萨克森州建设一座100兆瓦的power-to-gas试验工厂,并计划于2022年逐步接入能源网络。该项目的两个变电站主要是收集和重新分配来自德国北部北海的海上风电。这种电力将由实验工厂转换为天然气,以便在可再生能源的新储存潜力中作为能源转型的一部分。据该项目负责人称,该项目还会涉及能源,运输和工业部门的全面耦合。生成的绿色气体可通过现有的天然气运输管道从北海输送到德国大工业区鲁尔区的消费者手中去进行能量供给。当然,它也可以在未来直接通到建立在德国各地的加氢站进行供氢,再通过储氢设备运送到其他能源需求场合如工厂等。该项目也得到了德国联邦运输和数字基础设施部(BMVI)的资金支持,下萨克森州环境与能源部长Olaf lies认为,储存大量可再生电力的能力将减少电网的负荷,反过来,这有助于降低风力发电的成本并提升其供电稳定性,与此同时,拥有更多的储能选项也可以节省未来能源网络扩展和建设的成本。

(德国西北部power-to-gas项目概念图

除了上述的各方面,NIP还对诸如水电解制氢,氢气质量监控测验,燃料电池部件流水线生产及其质量监控等方面的项目也进行了投资,力图搭建起完整的氢能产业链,在这一领域快速发展实现真正的研发技术产业一体。

(NIP投资的燃料电池部件与制氢生产与质量监控项目 来源:德国国家氢能燃料电池组织NOW-gmbh)

欧盟联合发展氢能

由于地缘政治的因素,欧洲对石油进口的持续依赖使得欧洲各国的能源自给率常年不足。欧洲目前每天的原油进口量稍低于100亿桶,其中有80%的原油都来自于欧佩克国家和俄罗斯。如何摆脱这种“枷锁”?在欧洲内部逐渐实行一体化的今天,在德国的领导下,欧盟内部针对氢能和燃料电池技术的发展也已经达成了共识以寻求出路。欧盟积极与各行业开展创新项目合作,共同开发一些创新解决方案,进而促进整个行业的技术、产品和商业模式变革。

目前为止,欧盟已经投资8亿欧元 用于氢能燃料电池商业化的200多个项目,其中主要包括未来能源以及未来交通运输方式,推动建设绿色 欧洲,以实现整个欧盟2020年前节能减排的目标:

(欧盟燃料电池和氢能发展联合承诺 来源:中国氢能源网 

在过去十年中,欧盟委员会和私营部门共同资助了15亿欧元,用于通过联合承诺(FCHJU)共同发展欧洲氢能和燃料电池技术。FCHJU每年向示范和研发项目投入大量资金,支持它们的运行。当前的在欧洲氢能体系下,私营资本和公共资金的比例为3.5:1,欧洲各国政府也在提供相应支持。

2018年9月19日,欧洲25个国家能源部门的官员奥地利林茨签署一项非约束性协议,表示支持氢能源的大规模应用,以减少欧洲大陆的碳排放量。各国家代表官员表示,将加大对氢能技术的研究,并加速其在工厂、汽车和家庭中的日常使用。

欧洲城市清洁氢能项目CHIC(Clean Hydrogen in European Cities project)。这个项目是欧盟向全球展示零排放公交车的大型项目,该项目在欧洲许多城市以及加拿大一个地区设立了燃料电池公交车车队及加氢站。CHIC项目总预算为8180万欧元,于2010年启动,已于2016年12月结束,共示范54辆燃料电池公交车,分别运行于瑞士阿尔高州小镇,德国的柏林、科隆和汉堡,意大利东北部城市博尔扎诺、英国伦敦、意大利米兰等城市。在该项目的激励下,到2017年底,欧洲有100辆燃料电池大巴投入使用,预计2020年这一数字将增加到1000辆。

德国氢能发展给我们的启示

到2030年,中国的城市将接近10亿或70%的人口。虽然中国过去几十年的城市化进程在很大程度上有助于改善数百万公民的生活条件,但它也大大增加了我国的碳排放量,我国三分之一的温室气体排放量可以追溯到建筑物及其能源使用情况。因此,建筑行业为缓解气候变化提供了巨大的机遇。从高能耗高污染发展到节能减排,实现零排放低排放经济转型是国家十分重视的,正如习主席所说:“绿水青山既是金山银山”。德国从政府部门的资金投入,成立专项机构组织,建立完整的计划,到整条产业链的开发与保护都是我们值得借鉴的。因此我们需要学习借鉴,制定氢能产业发展路线图,明确氢能发展战略定位、目标和任务;同时也要注意推动和高校以及研究机构的合作,建立研发基地;再者还需要开展一批示范工程,推动氢能与可再生能源结合、燃料电池分布式发电、氢储能以及氢燃料电池交通等多元化应用;从而搭建起一条完整的氢能产业链,快速抓住新时代的发展机遇。

实际上,德国和中国在可再生能源领域一直有借鉴与合作。自2005年以来,GesellschaftfürInternationaleZusammenarbeit(GIZ)-GmbH(德语国际合作协会)与我国发展和改革委员会不断尝试,寻求合作,致力于中国的低碳城市发展。通过德国已有的发展经验与模式,初主要关注技术方面以改善中国城市的能源效率状况,寻求发展低碳城市。而目前的项目特别关注城市和城区的综合能效解决方案,以协助中国实施低碳城市发展政策。目前运行中的中德合作项目有:江苏城市网络一体化低碳实施项目,中德可持续建筑中心、新型节能绿色建筑业劳动力培训等。相信我国能借鉴德国已有的发展经验,结合我国的实际国情,走出自己的绿色氢能之路!

(中德江苏城市网络一体化低碳实施项目部分企划

 

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