上個月，丹麥最大的能源公司Ørsted表示，它在北海提議建設的風電場將把部分過剩電力轉化為天然氣。來自海上輸送的電力將為陸上的電解廠供電，這些電解廠將分解水以產生清潔燃燒的氫氣，氧氣作為副產品。這將為需要能源但不需要電力的使用者提供新的能源供應。同時，隨著難以處理的可再生能源份額不斷增加，這將緩解歐洲電網的壓力。
隨著可再生能源發電量的激增，將清潔電力轉化為氫氣或甲烷等高能氣體是一個正在復興的舊想法。這是因為氣體可以儲存在天然氣分配系統中，以應對風力和陽光不足的時候。它們還可以提供集中的能量，以取代車輛和工業的化石燃料。儘管許多美國能源專家認為這種“電力制氣”願景可能過於昂貴，但一些歐洲最大的工業公司正在接受這個想法。
歐洲電力裝置製造商預計將出現像Ørsted這樣的可再生氫專案浪潮，他們在1月份承諾，到明年所有燃氣輪機都將獲得認證，可以在高達20%的氫氣下執行，氫氣燃燒速度比富含甲烷的天然氣快。與此同時，天然氣分銷商表示，他們將利用氫氣幫助他們在2050年前完全實現歐洲天然氣供應的脫碳。
關於支援科學新聞
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞工作 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的有影響力的故事的未來。
電力制氣在歐洲興起，是因為該地區的氣候政策更加一致和積極。大多數美國州的目標是清理一部分電力供應；燃煤和燃氣發電廠佔美國溫室氣體排放量的四分之一多一點。相比之下，歐洲國家的目標是在本世紀中葉將碳排放量減少80%或更多——這需要全經濟範圍轉向低碳能源。
透過去除化石燃料中的碳來清理能源是昂貴的。建設大規模的新電網基礎設施，包括輸電線路和巨型電池也是如此。電力制氣可能是最便宜的前進方式。“為了實現氣候保護目標，我們需要更多的可再生能源。綠色氫被認為是實現能源轉型的最有希望的方式之一，”慕尼黑電氣裝置巨頭西門子的能源和電子研究主管阿明·施內特勒說。
歐洲已經有超過45個示範專案，以改進電力制氣技術及其與電網和天然氣網路的整合。主要重點是使將電力轉化為氫氣的電解槽更高效、更持久和更便宜地生產。
這些專案也在擴大各種技術的規模。早期的裝置轉換了幾百千瓦的電力，但像西門子這樣的製造商現在正在建造可以轉換10兆瓦的裝置，據財務諮詢公司安永稱，這每年將產生足夠的氫氣來為大約3000戶家庭供暖或為100輛公共汽車提供燃料。
質子交換膜電解槽的改進最為顯著，它類似於氫動力汽車中使用的燃料電池（但經過最佳化以產生氫氣而不是消耗氫氣）。根據2月份發表在《自然能源》雜誌上的一項研究，在過去十年中，質子交換電解槽的價格下降了大約40%。它們也比舊的鹼性電解廠緊湊五倍，可以在天然氣消費者附近實現現場制氫，並且它們可以在幾秒鐘內改變其功耗，以應對波動的風能和太陽能發電。
許多歐洲試點專案也在演示將氫氣轉化為甲烷的“甲烷化”裝置，甲烷可以用作天然氣的直接替代品。然而，歐洲的電解廠表明，甲烷化對於電力制氣願景來說並不像倡導者長期以來認為的那麼關鍵。許多電解槽正在將氫氣直接注入天然氣管道——這是美國天然氣公司禁止的——而且它們這樣做既不影響天然氣基礎設施，也不影響天然氣消費者。
歐洲首次大規模氫氣注入始於2013年德國東部，由埃森的電力公司E.ON安裝了一個2兆瓦的電解槽。此後，德國已將其允許在天然氣管道中的氫氣量從最初的2%（按體積計）提高到10%，其他歐洲國家也紛紛效仿，制定了自己的氫氣允許量。弗萊堡的弗勞恩霍夫太陽能系統研究所氫氣技術負責人克里斯托弗·赫布林預測，這些限制將提高到歐洲渦輪機制造商預期的20%水平。
透過天然氣管道輸送可再生氫氣和甲烷有望降低轉向可再生能源的成本。例如，天然氣網路擁有儲藏洞穴，其儲備可用於在風能和太陽能輸出較低的時期執行燃氣發電廠。赫布林指出，德國的天然氣網路可以儲存240太瓦時的能量——大約是全球電網目前透過抽水上山來補充水電水庫所能儲存的能量的25倍。根據荷蘭能源諮詢公司Navigant（前身為Ecofys）的資料，到2050年，將天然氣基礎設施重新用於幫助電力系統可以為歐洲消費者節省1380億歐元（1560億美元）。
儘管有所有的試點工廠和承諾，可再生氫目前僅供應歐洲天然氣的一小部分。根據國際可再生能源機構的資料，在全球範圍內，大約4%的氫氣是透過電解提供的，大部分是從化石燃料中提煉出來的。
然而，電力制氣正在趕上。根據2月份的《自然能源》研究，可再生氫氣在某些小眾應用中已經可以自給自足，進一步的電解槽改進將逐步擴大其市場。“如果成本像最近幾年那樣繼續下降，那麼電力制氣將在未來十年內大規模地具有競爭力，”該研究的合著者、慕尼黑工業大學的經濟學家岡瑟·格倫克說。
格倫克說，如果政府像支援太陽能和風能一樣，為可再生氫氣和甲烷保證溢價，電力制氣可以更快地擴大規模。
能源儲存研究員出身的顧問、安永倫敦執行董事蒂姆·卡爾弗也認為，歐洲各國政府需要加強對電力制氣專案和市場的支援。卡爾弗稱，迄今為止的資金規模“與我們面臨的長期脫碳挑戰和氫氣的潛在作用不成比例”。