國際原子能機構(原子能機構)的一項新研究強調了低碳能源多樣化組合對成功實現清潔能源轉向的重要性,根據該研究,當天然氣價格遠高于過去10年普遍較低的水平時,核能將是性價比最高的清潔氫生產手段。
這項研究采用了原子能機構新的“能源系統建模框架”(能源系統建模框架),發現隨著天然氣價格的上漲,生產低碳氫的最佳技術組合轉向有利于核能和可再生能源,并遠離有或沒有碳捕獲和儲存的天然氣。雖然這項研究集中在一個特定的國家,但其結果可以普遍應用于其他能源市場。
“在天然氣成本大大低于歐盟、英國和亞洲部分地區最近幾天觀察到的成本的情況(每百萬英國熱量單位 — 全球通用的天然氣能源含量衡量標準 — 約10-15美元)下,就會發生這種轉向,”進行這項研究的原子能機構核工程師Francesco Ganda說,他同時提到了這些市場最近創記錄的每百萬英國熱量單位35-40美元的高現貨價格。
“能源系統建模框架”研究先于下個月的聯合國氣候變化大會之前進行,屆時原子能機構將舉行多場活動,以強調核能對實現“巴黎協定”和“2030年可持續發展議程” 的目標的貢獻。作為可靠低碳能源組合的一部分,清潔氫能越來越被視為在清潔能源轉向中發揮著關鍵作用。
作為天然氣平均價格的基準參考,“能源系統建模框架”研究使用了每百萬英國熱量單位6美元的價格,這是在最近價格飆升之前的去年春天歐洲等市場的大致價格。這也是最近鈾濃縮公司/奧羅拉公司在2050年對英國市場進行的一項研究中使用的價格,該研究題為“凈零經濟中的氫氣脫碳”,其中表明,核能與可再生能源合作可以降低制氫的整體系統成本。
氫是宇宙中最豐富的元素,但為從生產合成燃料和石化產品到制造半導體和為燃料電池電動汽車提供動力的工業過程生產純氫是一項能源密集型工作,目前幾乎完全通過在稱為蒸汽甲烷重整器的設備中使用化石燃料(主要是天然氣)來完成。為了減少每年生產的9000萬噸氫對環境的影響,并著眼于進一步擴大生產以實現氣候目標,若干國家正在尋求大規模和具有成本競爭力的核工藝來生產低碳氫。
“能源系統建模框架”研究表明,當天然氣價格上漲到每百萬英國熱量單位20美元以上時,制氫的最佳方法變成由可再生能源和傳統核電廠組合供電的電解制氫與最終可能由先進的高溫核反應堆(高溫堆)提供的熱過程的混合。
國際上對高溫堆的興趣越來越大,因為它們有望為工業應用提供高性價比的電力和高溫熱能。上世紀70年代在德國首創的高溫堆目前正在幾個國家進行開發,日本和中國正在取得顯著進展,中國山東省最近啟動了第一臺高溫堆機組。中國計劃最終在該場址和其他省份部署更多的高溫堆,將電力和工藝熱生產結合起來,用于工業和其他應用,包括制氫。
“能源系統建模框架”目前正用于原子能機構對綜合能源系統的內部分析。它提供關于核電對當前和未來電力系統的潛在好處的定量分析,這對于追求或考慮將核電作為實現凈零目標的解決方案的一部分的國家來說特別有意義。