氫儲能破局——地下鹽穴儲氫項(xiàng)目介紹
氫儲能破局——地下鹽穴儲氫項(xiàng)目介紹
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傳播國家2030年碳達(dá)峰/2060年碳中和的政策、知識、技術(shù)與優(yōu)良做法
以下文章來源于電氫燃料化學(xué)品 ,作者電氫燃料化學(xué)品
做中國電力多元化轉(zhuǎn)換(Power2X)技術(shù)的先行者。做新能源與化工工作者連接的橋梁,歡迎加13521082572。做“氫”領(lǐng)域的“糾錯者”,以報告/文獻(xiàn)/項(xiàng)目信息核心內(nèi)容整理歸納,給投資者/決策者提供“正確”的信息,避免被“忽悠”。
挖礦的采氣的,真的可以著手地下儲氫了。
氫儲能,肯定先儲氫;吹它長周期大容量,就要給它搞定長周期大容量低成本的存儲方式——地下儲氫。沒有這個,就別談氫儲能(長周期)。
地下儲氫,相當(dāng)于一個長周期大容量的的“地下電池”。
地下鹽穴儲氫中試項(xiàng)目,比較有名氣的包括如下幾個,均為最近兩年開工或計(jì)劃開工: 荷蘭 Hystock 項(xiàng)目(荷蘭天然氣公司 Gasunie )
德國 HyCAVmobil 項(xiàng)目( EWE )
法國 Hypster 項(xiàng)目 ( 法國燃?xì)饧瘓F(tuán)( ENGIE )的子公司 Storengy)
美國猶他州 Delta 項(xiàng)目
美國 GHI 項(xiàng)目(美國、加拿大),“牛皮”吹得比較大的有一個,就是 GHI
第四個猶他州項(xiàng)目,見前文“氫儲能投資典范: 300GWh ! 信息量巨大! 分析美國猶他州 5 億美金項(xiàng)目)”
地下儲氫 Underground Hydrogen Storage (UHS) 的選擇有:
1- 鹽洞 (Salt Cavern)
2- 深部咸水含水層 (Deep Saline Aquifers)
3- 枯竭油氣藏( Depleted Oil and Gas Deposits )
4- 襯砌巖石洞穴( Lined Rock Caver, LCR )
1 和 3 國內(nèi)有天然氣儲氣庫,最近還有壓縮天然氣儲能; 2 國內(nèi)有地質(zhì)儲 CO 2 的調(diào)研
貌似只有鹽穴最便宜。
其實(shí)地下儲氫
UHS
在
20
世紀(jì)
70
年代就被提出并研究,當(dāng)時各經(jīng)濟(jì)體正在支持核能和可再生能源作為化石燃料的替代品,然而文獻(xiàn)和數(shù)據(jù)仍然有限。德國
Jülich
能源和氣候研究所(
IEK-3
)的調(diào)研顯示,歐洲有潛力在層狀鹽礦床和鹽穹
(bedded salt
deposits and salt domes)
中注入氫氣,總儲能能力為
84.8 PWh
。這些鹽穴大多集中在北歐的近海和陸上位置。這些洞穴均位于北海盆地。
德國擁有最高的技術(shù)儲存潛力
,
9.4 PWhH2
,僅位于該國北部的鹽丘中。此外,挪威擁有
7.5 PWhH2
的海上洞穴儲存潛力。
1 PWh=1
萬億千瓦時,
2021
年中國社會用電量是
8.3
萬億千瓦時。
Caglayan D G , Weber N , Heinrichs H U , et al. Technical potential of salt caverns for hydrogen
storage in Europe[J]. International Journal of Hydrogen Energy, 2020, 45(11).
CCTC? 3060
荷蘭天然氣輸配公司 Gasunie 和德國 Bilfinger (因美國制裁退出 " 北溪 -2" 號項(xiàng)目那個公司)合作。
Zuidwending 位于荷蘭東北部的 Groningen 氣田上方,地理位置優(yōu)越,巖層分布范圍大( 15 平方公里)。生產(chǎn)食鹽工廠位于其東面 35 公里處,與天然氣管道距離合適,具備建庫條件。王新 , 焦文玲 . 荷蘭鹽穴型地下儲氣庫簡介 [J]. 煤氣與熱力 , 2009, 29(9):3.
共有 10 個鹽洞,其中 6 個已經(jīng)用于天然氣儲存,其他 4 個打算儲氫。 Gasunie 子公司 EnergyStock 是天然氣儲存的許可證持有者,未來 EnergyStock 也將成為儲氫洞穴的許可證持有者,另一個子公司 HyStock 將負(fù)責(zé)氫氣儲存的商業(yè)運(yùn)營。 2021 年 9 月注氫氣,預(yù)計(jì) 2026 年開始全面運(yùn)行。 容量單個洞穴 6000 噸, 200GWh ; 4 個總共 2.4 萬噸, 800GWh ( 8 億千瓦時)。 我國 7 月全社會用電量 8324 億千瓦時 。
項(xiàng)目采用 ITM 的 PEM 電解槽。
熟悉油氣鉆采的朋友應(yīng)該能看出來下圖是個啥 ——wellhead ,只是流體變成了氫,而不是天然氣或者石油。
https://w ww.hystock.nl/en/about-hystock
https://www. bilfinger.com/en/services/energy-transition/hydrogen/
https://www.gasunie.nl/en/projects/hystock-hydrogen-storage
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德國首個地下儲氫。 該項(xiàng)目的投資額近 1000 萬歐元,其中 400 萬歐元來自 EWE 自有資金。建設(shè)周期一年,曾預(yù)計(jì) 2022 年春天進(jìn)行注氫;將考察鹽穴儲氫對氫氣純度的影響,討論如何整合到德國能源網(wǎng)絡(luò)中,預(yù)計(jì) 2022 年下半年得出結(jié)論。未來目標(biāo)是放大 1000 倍,達(dá)到 50 萬立方米大規(guī)模儲氫(約 4000 噸 量級)。 EWE 在德國運(yùn)營 37 個鹽穴,占德國所有事宜儲氫的洞穴的 15% 。
https://www.ewe.com/en/shaping-the-future/hydrogen/storing-hydrogen
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HyPSTER 示范項(xiàng)目在法國 Etrez (位于日內(nèi)瓦和里昂之間),其總預(yù)算為 1300 萬歐元 , Clean Hydrogen Partnership 支持 500 萬歐元。旨在評估和確定儲氫在氫價值鏈中的作用,并從長遠(yuǎn)來看,支持歐洲氫行業(yè)的發(fā)展。 2021 年 1 月啟動, 3 噸 容量,未來潛力是 44 噸 。這個項(xiàng)目的研究內(nèi)容包含建模 —— 模擬充氫鹽穴的復(fù)雜行為,包括熱力學(xué)、動力學(xué)和地質(zhì)力學(xué)效應(yīng)建模。
2021
年工程設(shè)計(jì),
2022
年施工,
2023
年產(chǎn)氫并進(jìn)行循環(huán)測試。
電解槽采用
Elogen
的
PEM
——Gaztransport & Technigaz (GTT
集團(tuán)
)
以約
800
萬歐元收購了
AREVA H2Gen
,并將其更名為
Elogen
。中電豐業(yè)代理過
Areva
的產(chǎn)品。
800
萬歐,真便宜。
CCTC? 3060
氫城,美國德克薩斯鹽穴儲氫50GW ,這個新聞多個公號已經(jīng)報道了。
總產(chǎn)能: 300萬噸氫/年
總風(fēng)+光: 60GW
總儲氫: 6TWh,折合 18萬噸氫
電解槽:HydrogenOptimized公司,RuggedCell?,堿性(也是什么高電密+緊湊型+可擴(kuò)展啥啥啥的)
一期產(chǎn)能:2GW,2個鹽穴
預(yù)計(jì)運(yùn)行:2026年
氫將在本地進(jìn)行Power to X轉(zhuǎn)化,包括綠氨、 可持續(xù)航空燃料、 可持續(xù)火箭燃料、 氫 / 天然氣雙燃料發(fā)電廠
可持續(xù)火箭燃料跟馬斯克的Space X蹭了個熱度:在布朗斯維爾 Brownsville 港口建立 H2+CO2 甲烷化生產(chǎn)綠色甲烷 的基地,為比如 Space X 提供火箭推進(jìn)燃料。
https://www.ghi-corp.com/
Spirit of Nova Scotia,這是其在加拿大的第二個千兆級綠色氫開發(fā)項(xiàng)目。
總潛在產(chǎn)能:500GW風(fēng)光+4300萬噸氫
地下鹽穴儲氫:GHI已在新斯科舍省的大多數(shù)已知儲存級鹽地層中獲得了廣泛的礦產(chǎn)勘探許可證。
最近加拿大的氫戰(zhàn)略也比較激進(jìn),加拿大總理賈斯汀特魯多和德國總理奧拉夫肖爾茨最近簽署了合作協(xié)議,加拿大將在幫助歐洲滿足能源需求和減少對俄羅斯天然氣的依賴方面發(fā)揮著巨大的作用。
https://www.h2-view.com/story/green-hydrogen-unveils-giga-scale-green-hydrogen-project-in-nova-scotia/
其在加拿大的第一個項(xiàng)目查不到詳細(xì)信息。
加拿大核實(shí)驗(yàn)室的一組科學(xué)家評估了加拿大地質(zhì)構(gòu)造中大規(guī)模季節(jié)性地下儲氫( UHS )的潛力,發(fā)表在《國際氫能雜志》, “ 加拿大地下儲氫的地質(zhì)可行性 ” , Lemieux A , Sharp K , Shkarupin A . Geologic feasibility of underground hydrogen storage in Canada[J]. International Journal of Hydrogen Energy, 2020.
加拿大地質(zhì)存儲資源豐富,加拿大西部沉積盆地( WCSB )和安大略省南部是最適合 UHS 的地區(qū)。根據(jù)學(xué)者的說法,該地區(qū)發(fā)生災(zāi)難性地震或火山事件的風(fēng)險相對較低。它包含豐富的層狀鹵化物,深層鹽水含水層以及石油和天然氣田。此外新斯科舍省 Nova Scotia, 發(fā)現(xiàn)的鹵代動力學(xué)和層狀鹽,以及魁北克 Quebec 東南部的深層鹽水含水層。安大略省南部除了四個核電站外,還有許多太陽能和風(fēng)能運(yùn)營,而 WCSB ,加拿大大西洋和魁北克東南部也有許多風(fēng)力運(yùn)營。 GHI 的網(wǎng)站列明的兩個地下儲氫項(xiàng)目即 Nova Scotia 和 Quebec 。
GHI 公司主頁這么介紹的:
GHI由 地質(zhì)學(xué)家 和綠色能源先驅(qū)布賴恩·麥克斯韋于2019年創(chuàng)立,這是因?yàn)樗J(rèn)識到大規(guī)模地質(zhì)鹽儲存對于經(jīng)濟(jì)的綠色制氫至關(guān)重要。
實(shí)際上這哥們就念了個 地質(zhì)本科 ,加拿大的Queen’s University,一般般。畢業(yè)后在一個不錯的能源智庫公司干了2年,就去創(chuàng)業(yè)了,前兩個創(chuàng)業(yè)公司網(wǎng)站長得都一樣就換了個logo。第3個干了4年,是co-founder,領(lǐng)英上有33個公司,不算太小吧。同時成立了這個GHI。看履歷,真的很難說這家公司是實(shí)打?qū)嵉南胱鍪虑?。但是不得不說挺會玩挺能折騰,沒準(zhǔn)能成。
“鹽存儲將是綠色氫經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵。根據(jù)這一簡單而重要的見解,Brian建立了一個由能源老手和有遠(yuǎn)見的人組成的團(tuán)隊(duì),并創(chuàng)建了GHI。3年后的今天,GHI在全球關(guān)鍵戰(zhàn)略地點(diǎn)獲得了罕見的鹽存儲權(quán),總潛在存儲容量為100太瓦時。我們的第一個項(xiàng)目是德克薩斯州氫城,這是一個50GW的綠色制氫設(shè)施,將是世界上第一個也是最大的此類設(shè)施,以Piedras Pintas鹽丘為中心?!?
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