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政府間氣候變化專門委員會最近發(fā)布的評估報告闡明了未來全球挑戰(zhàn)的規(guī)模。世界將全球變暖限制在比工業(yè)化前水平高1.5度的窗口很窄，這需要大規(guī)模加速能源轉型。
要實現(xiàn)這一目標，還有很多事情要做，其中最重要的是快速發(fā)展太瓦級的綠色氫產(chǎn)業(yè)。
來自國際能源署（IEA)、BloombergNEF和能源轉型委員會等機構的預測顯示，清潔氫氣將提供高達22%的能源在全球經(jīng)濟為零的情況下。這將是一個巨大的新產(chǎn)業(yè)，其規(guī)模類似于今天的天然氣產(chǎn)業(yè)。
到2050年，大部分生產(chǎn)的清潔氫將是綠色氫——即利用可再生能源在電解器中分解水生產(chǎn)的氫。2050年凈零經(jīng)濟的綠色氫需求估計在每年3-8億噸之間。
電解槽是新興綠色氫產(chǎn)業(yè)所需的關鍵技術，因此代表了一個重大的經(jīng)濟機會。高盛預計，到2050年，將需要1.7萬億美元的電解槽投資來實現(xiàn)凈零排放。實現(xiàn)電解裝置的脫碳和經(jīng)濟潛力需要大規(guī)模擴大生產(chǎn)能力。
每年生產(chǎn)一百萬噸綠色氫氣需要大約10GW的電解槽容量。這意味著，為了滿足綠色氫氣的預期需求，到2050年將需要3000-8000 GW(3-8tw）的電解槽容量。假設電池堆（電解槽的核心部分）的使用壽命為10年，那么將需要300-800GW的生產(chǎn)能力來維持電解槽的生產(chǎn)能力（并增加生產(chǎn)能力）。
與這一規(guī)模相比，今天的電解槽行業(yè)還只是皮毛，預計2021年全球的生產(chǎn)能力為5GW。如果電解槽行業(yè)呈線性增長，到2050年實現(xiàn)800GW的產(chǎn)能將需要每年增加約28GW的產(chǎn)能，這幾乎是目前年產(chǎn)能增加的6倍，這是一個挑戰(zhàn)，但肯定是可以實現(xiàn)的。
還需要什么來支持新興綠色氫產(chǎn)業(yè)的擴大？首先，可再生能源能力至關重要。假設可再生能源容量與電解裝置容量的比例為1:1，我們將需要部署3000-8000 GW的可再生能源來為電解裝置提供電力，以在全球范圍內達到凈零，基本上所有的新容量都可能來自風能和太陽能。
將大部分容量連接到電網(wǎng)是沒有意義的，電網(wǎng)將面臨足夠大的挑戰(zhàn)，以滿足電氣化的需求。這就是為什么世界各地正在計劃的大規(guī)模離網(wǎng)氫項目如此重要。
其次，建設電解供應鏈將是至關重要的。像去氧化器和干燥器這樣的關鍵工廠平衡部件的供應鏈將需要以與該行業(yè)其余部分相同的速度擴大規(guī)模。擴大某些關鍵礦物質的供應或專注于不依賴它們的電解槽設計也很重要。例如，國際可再生能源機構（IRENA）估計，目前全球銥的產(chǎn)量只能支持每年7.5GW的PEM電解器產(chǎn)量。
對于所有類型的電解槽，新興行業(yè)的龐大規(guī)模意味著從一開始就將電解槽及其供應鏈設計成循環(huán)的是至關重要的，這不僅是為了減少所需的原材料數(shù)量，也是為了避免產(chǎn)生大量的廢物。
第三個關鍵因素是重新定義綠色氫生產(chǎn)的經(jīng)濟學。雖然可再生能源的持續(xù)成本降低和政策環(huán)境的改善將有所幫助，但我們這些電解行業(yè)的人也可以盡自己的一份力量。鑒于目前綠色氫成本的主要貢獻者是電解槽的資本成本，設計更簡單、更便宜的電解槽將是至關重要的。
例如，設計可對電解質加壓的電池堆消除了工廠平衡中對昂貴的氫氣壓縮機的需求。更簡單的電解槽設計也將更適合大規(guī)模生產(chǎn)，為所需的數(shù)百千兆瓦的生產(chǎn)能力鋪平道路。
提高電解槽的效率對于提高綠色氫的經(jīng)濟性也至關重要。一旦電解器的成本下降，電力將占制氫成本的大部分。提高電解槽效率將降低這一成本構成，每百萬噸氫氣生產(chǎn)能力有可能為氫氣生產(chǎn)商節(jié)省數(shù)十億美元的可再生能源資本支出。
就我個人而言，我對建設這個新興太瓦級產(chǎn)業(yè)的潛力非常樂觀，我期待著與我們的合作伙伴一起以驚人的速度實現(xiàn)這一目標。
