编者按:德国石荷州凭借其优越的地理和地质储备条件,在氢能源的发展上优势显著。石荷州积极响应德国政府的《国家氢能战略》,通过了《石荷州氢能战略》,确立了具体的氢能发展目标和措施目录,制定了《八点氢能计划》来保障战略的实施。此外,石荷州还有三个氢能项目入选了IPCEI资助名单。本文对石荷州的氢能发展现状进行了编译整理。
氢能是21世纪最受瞩目的可再生能源,对氢能的开发与利用被视为应对气候变化、实现能源供应安全、推动能源结构转型的综合解决方案。德国早在2020年6月就通过了《国家氢能战略》,计划投资90亿欧元促进氢能的生产和使用。2023年7月26日,德国政府通过了新版的《国家氢能战略》。新版《国家氢能战略》指出,预计到2030年,德国的氢能需求量将达到130太瓦时,其中50%到70%需要进口,德国政府也正在制订相关进口战略。此外,德国还计划大幅提升国内电解氢能力,计划到2030年将国内电解氢能力的目标提高一倍,从5吉瓦提高到至少10吉瓦。德国还将建立高效的氢能基础设施,计划在2027/2028年前改造和新建超过1800公里的氢气管道。德国副总理兼经济和气候保护部长罗伯特·哈贝克在7月26日发表的一份声明中说:“投资氢能就是投资我们的未来,这是对气候保护、就业、能源供应安全的投资。” 一方面,新版战略聚焦于确保氢能及其衍生品的充足供应和氢能应用技术的市场发展;另一方面,新版战略将建设必要高效的氢能基础设施作为战略重点。
一、石荷州为代表的北德氢能源发展优势
位于德国最北部的石荷州,拥有着充足的风能和优越的地质储备条件。早在2020年8月,“西海岸100”项目(WESTKÜSTE100)就获得德国联邦经济和能源部的批准,成为国家氢能源战略的第一个氢项目,被纳入“促进能源转型的真实世界实验室”计划。该项目的总投资额为8900万欧元,获批的启动资金为3000万欧元,州政府希望在当地打造一条与绿色氢能相关的完整产业链。海上风电厂为前期建设的电解水制氢设备提供电能,电解时产生的废热可直接应用到工业领域,副产物氧气将用于当地水泥厂生产,以降低碳排放量。除并入燃气管道外,氢气还将和水泥厂产生的二氧化碳一起用作生产甲醇,转化到航空运输燃料等应用领域。
2016年由GPJOULE公司发起,在罗伊森科格成立的洁电农场(e-farm)项目,包含了从绿氢生产、加工到最终应用的所有环节。项目使通过电解水过程产生的余热进入当地家庭的供暖系统,分解出的氢经液化处理后由卡车运往分别位于胡苏姆和尼比尔的两个加氢站,使用清洁能源的燃料电池公交车已经在当地的公共交通网络中投入运行。接下来,项目计划将绿氢的应用扩展到轮渡领域,以早日实现水上交通的碳中和。
总的来说,北德地区拥有特定的区位优势,特别是风电在内的绿电优势显著。该地区拥有十几个具备物流和进出口能力的海港,这些港口都希望扩大氢气进口能力。石荷州还与周边的不来梅州、下萨克森州、梅前州和汉堡组建了北德氢能联盟,旨在打造氢能产业链。此外,该州还建设了一条氢气工业管道,以完善当地的能源网络基础设施。
二、《石荷州氢能战略》
2020年10月20日,石荷州政府通过了《石荷州氢能战略》。这是该州首次就未来绿色氢气的生产、运输和使用提出行动框架。通过这一战略,州政府致力于将绿色氢气作为未来的能源载体。为了扩大和更好地利用氢能源,州政府在氢气生产措施、氢气需求开发、研究和基础设施建设以及可行性研究方面提供大量的资助,资助计划由石荷州经济发展和技术转移有限责任公司(WTSH)负责。WTSH成立了州氢经济协调办公室,其中心任务是在石荷州经济中启动和支持绿色氢能项目,目的是促进绿色氢经济和可再生能源经济领域的发展。
(一)《石荷州氢能战略》目标
州政府通过该战略拟实现的具体目标为:
1.加强气候保护,持续推进能源转型:“绿色氢气”是指完全由可再生能源(包括生物能源)生产的不含二氧化碳的氢气,是一种重要的能源载体。绿氢的使用有助于实现去碳化和减少温室气体排放。
2.加大研发力度:实现绿色氢气的广泛使用,需要更多的研发和创新。州政府希望加强石荷州各高校、研究机构和企业的能力,为氢能战略的实现提供必要的技术支持。
3.充分利用氢能技术的经济潜力:通过发展绿氢经济,创造更多的附加值、就业机会,提高繁荣和平等的生活水平。利用绿色氢气的生产、进口、储存和相关经济机遇,促进石荷州企业的持续发展。州政府将氢能主题融入跨境和跨地区活动中,与邻近地区进行更深入的合作。
(二)《石荷州氢能战略》措施目录
1.设立州氢经济协调办公室:WTSH成立州氢经济协调办公室,该办公室的中心任务是在石荷州启动和支持绿色氢能项目。
2.州氢经济资助计划:州政府实施氢能资助计划,至2023年将投入总额3000万欧元的资金。
3.发布“数字化资助入门指南”:州政府在德国国际氢能大会上发布了“数字化资助入门指南”,提供联邦、欧盟和州政府资助计划的有关信息。
4.推进工业过程的去碳化:州政府采取相应措施,支持工业过程去碳化,用绿色氢气代替天然气。
5.发布氢气生产和使用设备审批指南:氢气生产和使用设备的审批对申请者和政府来说都是一项新兴事物。州政府进行实践研究,实现审批过程的不断优化。
6.优化氢研究领域的科研机构:在氢研究领域方面,州政府对本州的科研机构从结构和技术角度进行优化,提高机构的整体知名度和效率,对其进行技术方面的培训。
7.开展重点氢研究活动:举办氢研究和技术专家会议,旨在确定未来的研究需求,制定具体的解决方案,并启动相应的研究项目与合作。
8.STRING氢走廊:STRING氢走廊的目标是建立从汉堡到奥斯陆的加氢站网络和氢气车队。项目将以地区和城市联盟的形式实施,由欧盟资助。
(三)《八点氢能计划》
为了实现石荷州的氢能战略,州政府制定了《八点氢能计划》,并已付诸实施,具体包括:
1.州政府支持在欧洲和国家层面制定氢能框架条件,有针对性地推动其发展。
2.州政府为氢经济建立一个联络点:州氢经济协调办公室。
3.州政府将优化开办氢能工厂的流程。
4.州政府制定营销战略,打响石荷州作为氢经济地区的知名度。
5.州政府大力推广氢能项目。
6.州政府提高透明度,并支持获得联邦、欧盟和州的资助计划。
7.联邦、欧盟和州政府共同促进氢能经济的发展,州政府支持在整个价值链上创办企业。
8.州政府加强并整合氢能领域的科学研究。
三、石荷州IPCEI资助项目
(一)“欧洲共同利益重要项目”IPCEI
IPCEI是“欧洲共同利益重要项目”的缩写。它是一个具有欧洲共同利益的跨国资助项目,通过公共资助为欧洲工业和经济的增长、就业和竞争力做出重要贡献。IPCEI有助于实现欧盟(EU)的战略目标,由多个成员国共同实施,由参与企业/机构共同出资,在整个欧盟范围内产生积极的溢出效应,并追求研究和创新目标。IPCEI项目是基于欧洲共同利益的大型国家援助项目,涉及微电子、光伏、电池、半导体和氢能等领域。2020年12月,22个欧盟国家和挪威签署《欧洲“氢气技术和系统”价值链发展宣言》。由德国担任主席国,签署国共同设计并最终启动IPCEI氢项目。发展宣言指出:氢及其衍生品是唯一可用的或最经济有效的脱碳解决方案,联合项目应包括整个氢价值链——从可再生和低碳制氢到氢的储存、运输和分配,特别是在工业部门的氢应用。2021年12月,IPCEI氢能项目启动,法律框架灵活完善,规模巨大,旨在实现2020年《欧盟氢能战略》制定的目标,为欧洲蓝氢与绿氢市场铺平道路。
2022年,德国联邦经济与技术部和联邦交通部从230多个项目中选出了62个项目。其中制氢项目19个,基础设施类15个,工业应用类16个以及交通应用类12个。它们成为欧盟IPCEI项目的一部分,可以获得总共80亿欧元的政府资助。58亿欧元将来自联邦政府,其余来自各州。
石荷州共有三个氢能项目入选 IPCEI 资助名单,分别是工业应用方面的HYSCALE100项目,以及基础建设的AquaVentus和Hyperlink项目。
(二)石荷州三个入选项目介绍
1.HySCALE100 项目
HySCALE100项目计划通过大规模制氢和两个基础工业(石油化工和水泥)的去碳化来实现重要的气候保护目标。在未来,可再生能源、石油化工和水泥工业将会系统地联系在一起。项目规划大规模生产绿色氢气,并将其与二氧化碳一起转化为合成基础材料,并以这种方式生产出从电子燃料、电子化学品到电子甲醇等多种产品。这些措施将为西海岸地区利用可再生能源提供可能,从而使现有工业去碳化,现已启动的第二阶段程序。
2.AquaVentus项目
AquaVentus项目每年利用北海风能生产一百万吨绿色氢气,并通过管道在陆地上运输。预计在2035年前实现10千兆瓦的发电能力,从示范项目到运输基础设施,再到不断扩大的园区。
为什么要利用海上风能生产绿色氢气?绿色能源的生产和消费同步以及运输是氢能源发展面临的主要挑战之一。绿色氢气是其中的关键,它不仅可以避开电网瓶颈和寒冷黑暗期,还可以使无法电气化的工业部门脱碳。此外,氢气是各部门之间的核心纽带,因为它可以储存,并可用作原材料、燃料和能源载体,为能源和经济系统的转型以及供应安全提供了解决方案。该计划拟最终使用10 GW的海上风电来制造氢气,然后通过管道运输到德国的赫尔戈兰岛。这一庞大计划的第一阶段包括安装约300 MW的海上风电,到2028年,每年将产生约2万吨氢气。如果取得成功,它将表明,风电场直接生产氢气最终可能与传统的发电模式一样具有经济吸引力。
3.HyPerLink项目
在2023年的4月4日,石荷州及汉堡市政府于布伦斯特比尔港口举行内阁联席会议。会议主题包括能源转型、国家港口战略、国防安全、数字化与基础设施。石荷州州长丹尼尔·君特和汉堡市市长彼得·岑彻尔在会上一致强调氢能对于未来能源发展的重要性以及北德在氢能领域的特殊区位优势,并呼吁联邦政府确保北德跨国输氢管道网络项目“HyPerLink”的顺利实施并消除德国可再生氢能经济的监管障碍,为氢能基础设施建设提供长期、稳定的财政支持。在国家港口战略方面,两州首脑希望联邦政府高度重视该项政策并考虑两州利益。在国防安全方面,君特和岑彻尔希望两州从联邦国防预算中受益,加强国防技术产业,从而加强对俄罗斯的防御,保障国防安全。此外,两州首脑还就行政数字化和基础设施项目合作展开交流,并参观了位于布伦斯特比尔的浮式液化天然气终端。