中國儲能網(wǎng)訊：隨著全球氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴張，將顯著增加項目所在地區(qū)用水壓力，用水緊缺可能成為未來氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸。
近日，國際可再生能源署（IRENA）聯(lián)合行業(yè)研究機構(gòu)未瀾咨詢（Bluerisk）發(fā)布《全球制氫用水報告》（以下簡稱《報告》）指出，目前主流制氫方式耗水量普遍較大，隨著全球氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴張，將顯著增加項目所在地區(qū)用水壓力，用水緊缺可能成為未來氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸。
制氫領(lǐng)域用水量快速上漲
《報告》顯示，目前全球主流制氫方式都需要用水，主要集中在制氫和冷卻兩大過程中。綠氫主要是利用光伏、風(fēng)電等可再生能源電解水制氫，藍(lán)氫需要用天然氣為原料與水蒸氣進行重整制氫，煤制氫則需要用大量水冷卻，另外化石燃料制氫所需要的碳捕捉與封存技術(shù)同樣需要大量水資源進行冷卻、吸附和提純。
其中，煤氣化制氫是目前最為耗水、用水效率相對最低的方式。數(shù)據(jù)顯示，煤氣化制氫工藝每生產(chǎn)1千克氫氣需要消耗31升水，如果配備碳捕捉與封存裝置，煤氣化制氫方式每生產(chǎn)1千克氫氣用水強度或增加約60%，消耗量可到49.4升。舉例而言，一個年產(chǎn)23.7萬噸氫氣同時配備碳捕捉與封存的煤制氫工廠，每年的取水量可達(dá)到1900萬立方米，這足以支撐倫敦市半年的居民用水需求。
對比之下，每生產(chǎn)1千克藍(lán)氫需要消耗約32.2升水，綠氫生產(chǎn)中，堿性電解水制氫工藝每生產(chǎn)1千克氫氣所消耗的水量預(yù)計為22.3升，質(zhì)子交換膜（PEM）電解水制氫每生產(chǎn)1千克氫氣所消耗水量則為17.5升，這也是目前用水效率最高的制氫方式。
《報告》指出，總體上看，目前制氫領(lǐng)域用水總規(guī)模已達(dá)到22億立方米，伴隨著氫能行業(yè)的發(fā)展，到2040年，全球制氫的淡水取用量或增長230%，達(dá)到73億立方米，在能源行業(yè)中占比或達(dá)到2.4%。
水資源不足或成氫能發(fā)展瓶頸
《報告》指出，在氫能行業(yè)用水需求顯著增加的同時，全球水資源供應(yīng)情況不容樂觀，氫能行業(yè)用水量的增加，很可能給制氫項目所在地帶來巨大的用水壓力，從目前各國規(guī)劃的制氫項目來看，或多或少都存在用水困境。
數(shù)據(jù)顯示，目前，全球范圍內(nèi)約有35%的綠氫或藍(lán)氫生產(chǎn)項目都規(guī)劃或建設(shè)在用水高度緊張地區(qū)。以印度為例，到2040年，預(yù)計將有99%的氫氣產(chǎn)能建設(shè)在用水極端緊張地區(qū)。而在歐洲，計劃中的制氫項目有不少處于水資源本就緊缺的地方，用水與能源行業(yè)沖突在未來十年可能會進一步升級，預(yù)計有19%綠氫和藍(lán)氫生產(chǎn)項目或?qū)⑻幱谟盟o張狀態(tài)。
《報告》共同作者之一、未瀾咨詢合伙人羅天一在接受《中國能源報》記者采訪時表示，此前因水源供應(yīng)不足而放棄氫能項目的案例并不鮮見。“澳大利亞就有過先例。澳大利亞大部分地區(qū)都是荒漠，僅有沿海區(qū)域水資源相對充足，但該國農(nóng)業(yè)和礦業(yè)相對發(fā)達(dá)，耗水量巨大。2022年5月，澳大利亞能源企業(yè)Kallis Energy Investments就曾因水供應(yīng)問題放棄在南澳大利亞穆拉瓦塔納建設(shè)6吉瓦制氫項目的提案。”
應(yīng)提前協(xié)調(diào)用水保障氫能安全
《報告》指出，目前，氫能發(fā)展已經(jīng)駛?cè)肟燔嚨溃绻麤]有全面、科學(xué)、嚴(yán)格的規(guī)劃和指引，迅猛發(fā)展之下會出現(xiàn)許多隱患。為維護能源系統(tǒng)正常運行，需要提前認(rèn)識到用水風(fēng)險，通過加強跨部門協(xié)調(diào)保障能源安全。
羅天一表示：“現(xiàn)階段的制氫項目，實際監(jiān)測用水量的少之又少。建議能源行業(yè)和相關(guān)主管部門重視水耗的監(jiān)控，在摸清實際用水量以后，能源行業(yè)和相關(guān)主管部門統(tǒng)一用水標(biāo)準(zhǔn)，對項目準(zhǔn)入做提前評審，更要對運營水平做監(jiān)督。特別是在水資源已經(jīng)匱乏、生態(tài)環(huán)境相對脆弱的地區(qū)，更需要對制氫項目的水耗情況進行嚴(yán)格的審核和監(jiān)管?！?
此外，《報告》還提出，選擇綠氫、海水制氫、使用空氣冷卻方式、提高電解水制氫效率等方式也有助于降低制氫領(lǐng)域用水壓力，提高用水效率。
《報告》認(rèn)為，目前主流制氫方式中綠氫耗水量相對最小，逐步淘汰煤制氫或天然氣制氫項目，推廣綠氫技術(shù)或能夠降低氫能行業(yè)用水強度。同時，海水制氫方式也可用于缺少淡水資源但海水資源豐富的地區(qū)，例如中東海灣地區(qū)就可嘗試這一方式。在用水緊張區(qū)域，還可以采用空氣冷卻替代水冷，從而降低用水強度。另外，《報告》提出，還應(yīng)進一步加強電解水制氫技術(shù)研發(fā)，通過政策刺激等方式提高投資規(guī)模，從而推動氫能技術(shù)創(chuàng)新、提高電解水制氫效率，進而降低用水強度。
