h2稳定性「哈弗h2过电后」

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转向可再生能源是减少温室气体排放的关键，从而实现当前的气候目标。特别是近几十年来，可再生能源电力的供应取得了长足的进步。几年来，将电力转换为各种产品（Power-to-X）的话题也一直在获得动力。特别是，在电解中产生氢气（功率到H2）正变得越来越重要。以这种方式生产的氢气及其衍生物的可持续性如何？

氢气可以直接使用，也可以通过化学转化转化为其他产品，如化学品和燃料。液体由于其能量密度和易运输性而成为广受欢迎的目标产品，这就是为什么这种工艺链也被称为功率到液体的原因。除氢气外，电液工艺还需要另一种起始材料。在大多数情况下，一氧化碳2生产甲醇等碳质化合物。但是，从氢气和氮气中生产氨也变得越来越重要。下图显示了我们在弗劳恩霍夫ISE主要处理的流程。

功率至 H2特别是功率到液体，能够将电力转化为具有高能量密度的产品。在这种形式下，可再生电力也可以储存更长的时间，也可以在更长的距离上运输。然而，仅凭这一优势并不一定意味着功率为H2从电到液的过程是可持续的。为了研究可持续性，有必要对经济，生态和社会方面进行精确分析。

以下文章讨论了能源需求，温室气体排放以及与从功率到H的产品生产相关的成本2（氢气）和电源到液体（PtL产品）。

氢气和铂脱锂产品的能源需求

对制氢能源需求影响最大的是电解用电的供应。如果氢气被液化以将其（e.B）输送到很远的距离上，那么该过程步骤也会产生显着的能量需求。

同样对于PtL产品，氢气需求意味着在大多数情况下，电解的电力供应负责最大的能源需求。由于PtL产品的能量密度非常高，因此即使在长距离运输过程中，进口产品也只能带来非常低的额外能源需求。进一步的能源需求是由为化学转化过程提供热量和电力以及CO引起的2或 N2部署。

公司能源需求2– 或 N2供应分为热量和电力需求。对于电液转换工艺，通过基于电力的热供应来满足热需求可能是有意义的，尤其是在将来的场景中，从而实现尽可能低的温室气体排放。如果热量需求也由电力提供，那么电力是生产氢气和PtL产品的唯一相关投入。在这种情况下，可以指示从电流到产品的效率。对于氢气，不液化的效率约为65%，液化的效率约为55%。对于PtL产品，效率在40%到55%之间，具体取决于工艺和最终产品，因此有办法通过热泵来提高这种效率.B。

氢气和铂脱类产品的温室气体排放

我们的研究表明，氢气和PtL产品的温室气体排放主要受电力供应温室气体排放的影响[1]。

根据能源需求段落中描述的氢气和PtL产品生产能源需求完全由电力覆盖的假设，可以计算出发电温室气体排放的极限值。该限值指定了发电可能具有的最大温室气体排放量，因此基于电力的氢气或PtL产品生产比传统的化石生产具有更低的温室气体排放量。

对于氢气，该限值约为200至250 g CO2每千瓦时。对于PtL产品，极限值在约100至200 g CO的范围内2每千瓦时只有可再生电力才能低于这些限制。因为温室气体排放量最低的化石发电技术是一个CO含量为350 g的联合循环发电厂。2在最好的情况下，每千瓦时。来自风力涡轮机的可再生电力e.B仅产生约10至15克的一氧化碳2每千瓦时。这使得氢气和PtL产品必须使用的电力几乎完全来自可再生能源。适用于新的功率至 H2或电力到液体过程，可再生电力也应该来自额外建造的工厂，以便可再生电力不会从电网中的现有应用和消费者中夺走。

自功率至 H 以来2和功率到液体工艺有助于减少温室气体排放，它们必须比传统的化石工艺具有更低的温室气体排放。此外，这些进程还应具有温室气体中和工艺的未来潜力。只有这样，Power-to-H才能提供帮助2以及从功率到液体的过程也有助于实现长期气候目标。为了使这些过程达到温室气体中性，必须满足以下标准：

温室气体中性提供所有电力和热量要求一氧化碳2必须来自可再生能源（例如.B空气或生物质）所有工厂部件的温室气体中性生产

在评估这些过程的未来潜力时，除了温室气体排放外，还应分析其他环境影响.B如富营养化和酸化。

氢气和铂利产品的成本

与温室气体排放相比，成本不仅由电力供应主导。除了电费，投资成本在总成本中也起着决定性的作用。

在氢气生产中，电解主要负责投资成本的决定性份额。然而，如果需要中间储存气态氢或氢液化，这些工厂不会造成可忽略不计的额外投资成本。

PtL产品通常具有比氢气更高的电力供应成本和更高的投资成本 - 但也具有更高的销售价格，因此具有更高的附加值。这是由于效率较低以及相关的氢气需求较高。此外，CO还有投资成本2-供应和化学转化。PtL产品的一个优点是通常不需要液化。

在大多数情况下，电力供应成本和电解投资成本占总成本的一半以上。因此，氢气和PtL产品的生产前景广阔，特别是在电力平准化成本低，可再生能源满负荷小时数高的地区。

在一篇科学文章[3]中，我们计算出2030年在北非生产的氢气成本为每兆瓦时90欧元，PtL产品甲醇的成本为每兆瓦时128欧元。如果将运输到德国也考虑在内，氢气的成本将增加每兆瓦时25欧元，甲醇的成本将增加每兆瓦时3欧元。因此，对成本影响最大的不是运输，而是电价和电解的投资成本。

我们在Power-to-X可持续性方面的工作表明，氢气和PtL产品在减少化工和运输领域温室气体排放方面具有巨大潜力。此外，还显示了进一步降低成本的潜力。