RWE、西門子和殼牌等公司正在探索直接在海上制氫，目的是使海上風(fēng)電從歐洲擁擠的電網(wǎng)中脫離出來。

AquaVentus項目渲染圖。預(yù)計到2035年將有10GW的綠氫在海上生產(chǎn)后再輸送到陸上。（圖片來源：RWE）

歐盟希望到2030年建造40GW的綠氫產(chǎn)能，并估計需要80至120GW的太陽能和風(fēng)能為其供電。

但對于歐洲電網(wǎng)運營商來說，這是一個新的挑戰(zhàn)。未來，隨著交通和供熱的電氣化等脫碳需求，歐洲電力的需求將會成倍增長。

將氫的生產(chǎn)脫離開電網(wǎng)，可能是應(yīng)對電網(wǎng)和電力需求猛增等未來挑戰(zhàn)的雙贏解決方案?？蛇x擇的模式是采用“孤島式”制氫計劃（氫能島），通過使氫電解槽與海上風(fēng)電場配合直接制氫，運回到岸上的不是風(fēng)電，而是現(xiàn)成的氫。

德國公用事業(yè)公司RWE領(lǐng)導(dǎo)的AquaVentus財團正在探索到2035年部署多達(dá)10 GW產(chǎn)能的島上綠色氫能，項目首先將選擇Heligoland島作為中心樞紐島。這是迄今為止最大的綠氫計劃。AquaVentus項目合作伙伴包括西門子能源、瑞典Vattenfall集團、維斯塔斯、西門子歌美颯和殼牌公司等。

AquaVentus的規(guī)模遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于沙特阿拉伯提出的4GW氫能城市計劃，沙特的未來城市Neom計劃于2025年啟動并運行。

AquaVentus氫能島項目規(guī)劃示意圖

工業(yè)應(yīng)用將成為氫需求的主要場合，在能源轉(zhuǎn)型初期，這一點更是明顯。在歐洲，包括比利時、荷蘭和德國等國家隊氫的需求，從AquaVentus項目通過運輸管道輸送到漢堡港的綠氫，可再直接部署到下游各地。

乍看之下，通過海洋運輸管道從海洋平臺直接輸送氫的成本似乎遠(yuǎn)高于鋪設(shè)海底電纜將電力運送到岸上的成本。但是，這并未考慮到海上變電站收集風(fēng)電場電力的成本或陸上電網(wǎng)的嚴(yán)重?fù)矶聽顩r。而且，還要考慮做出更多協(xié)調(diào)努力來促進電網(wǎng)能消納計劃中的快速增長的海上風(fēng)電的情況。

因為有這些挑戰(zhàn)，直接制氫并輸送到需求中心可能更有意義，特別是對于已經(jīng)擁有廣泛的海底管道基礎(chǔ)設(shè)施和在建造該管道方面具有深厚行業(yè)經(jīng)驗的北海地區(qū)而言。但是到目前為止，氫能島項目的規(guī)模還很小。

2020年12月初，西門子歌美颯宣布在丹麥啟動一個孤島式綠氫試驗，該試驗將于2021年開始運營。通過一個3MW風(fēng)機連接到一個堿性電解槽，所制氫將被轉(zhuǎn)移到油輪中，供Everfuel的加氫站使用。Brande Hydrogen項目僅需一臺3MW風(fēng)機，就可為50至70臺出租車提供足夠多的氫能燃料。

西門子歌美颯孤島氫模式

西門子歌美颯創(chuàng)新與產(chǎn)品高級業(yè)務(wù)分析師Henrik Mortensen表示：

“一旦風(fēng)電場可以獨立于電網(wǎng)制氫，就可以將風(fēng)電場放置在具有良好風(fēng)資源的任何地點，而不必考慮電網(wǎng)的可用性問題。歐盟對發(fā)展綠氫具有明確的雄心，因此很有必要開始部署海上風(fēng)電制氫。通過實驗項目，我們看到了海上風(fēng)電場以氫的形式代替電力輸送到岸上的巨大潛力?！?/p>

提高海上風(fēng)電制氫的經(jīng)濟性

英國另一個名為dubbed Dolphyn 的氫能島項目，計劃使用漂浮式風(fēng)電配合電解槽來進行制氫，分別采用一臺2MW和10MW的漂浮式風(fēng)機。Dolphyn母公司ERM進行的一項分析顯示，四種不同裝置的全生命周期成本各不不同。

其中兩臺自帶電解槽的漂浮式風(fēng)機，使用不同的漂浮式基礎(chǔ)，一個是單柱式漂浮式海上基礎(chǔ)，一個采用半潛式漂浮式基礎(chǔ)。第三個方案使用海上中央平臺制氫，第四個只是簡單地將電力輸送到岸上電解槽制氫。

在離岸50、100和250公里等距離，自帶電解槽的半潛式漂浮式風(fēng)機系統(tǒng)制氫成本最低。而超過100公里，通過高壓電纜將電力輸送到岸上再進行制氫的方式則會大大拉開成本增加的差距。

Dolphyn項目使得英國“國家電網(wǎng)未來能源情景”中不得不將“氫能島”的概念考慮進去。https://www.nationalgrideso.com/

Rob Gibson是英國國家電網(wǎng)電力系統(tǒng)運營商的批發(fā)系統(tǒng)和氣體供應(yīng)經(jīng)理。他和他的團隊負(fù)責(zé)“英國未來能源情景”的排放、氫和天然氣等輸入因子（inputs）。他們考慮了能源系統(tǒng)的諸多潛在輸出結(jié)果（outcomes），氫越來越成為關(guān)注的焦點。

Gibson將各種預(yù)想的輸出結(jié)果描述為“相對可信的極端情況”。其中最具雄心的“領(lǐng)先情景”（Leading The Way）描述出了一種特別極端的情景，在該情景下，未來的氫經(jīng)濟將100%使用由可再生能源產(chǎn)生的綠氫。而其他情景中，則更多地依賴“藍(lán)氫”，或使用了碳捕集技術(shù)的化石燃料制得的氫。

能否跳過“藍(lán)氫”直接獲取“綠氫”？

鑒于RWE及其合作伙伴提出的10GW方案已公開，Gibson認(rèn)為綠氫的發(fā)展動力正在日漸增長，盡管他個人認(rèn)為藍(lán)氫和綠氫組合未來可能性更大。

Gibson在接受采訪時說：“Dolphyn項目無疑為100%綠氫的未來增加了一定程度的可信度，也就是說可跳過藍(lán)氫直接到綠氫?！?就目前而言，大多數(shù)人認(rèn)為藍(lán)氫是實現(xiàn)“綠色能源轉(zhuǎn)型”的一種過渡燃料。

當(dāng)然，“藍(lán)氫”和“綠氫”這兩種技術(shù)尚未得到大規(guī)模驗證，因此現(xiàn)在對這兩者進行比較還為時過早。Gibson表示，他與諸多業(yè)內(nèi)人士討論時，很多人的觀點是，當(dāng)“藍(lán)氫”開始發(fā)展并商業(yè)化運行時，屆時“綠氫”的成本有可能已經(jīng)低到可與“藍(lán)氫”競爭了。他認(rèn)為，既然這樣，“為什么還要投資兩次呢？”