基于可再生资源的化学能源载体进口至德国的方案选择
物理与社会
2023-03-14 v3
摘要
化石能源载体的进出口是全球能源系统的基石。若能源系统要实现气候中和与可持续，则需在可能的情况下以碳中性替代品替代化石载体或对其进行电气化。我们研究了利用可再生能源(RES)电力生产的合成化学能源载体 H2、CH4、MeOH、NH3 及 Fischer-Tropsch 燃料(FTF)，作为化石替代品。[...] 我们沿九条不同的能源供应链对原料化学品的获取、合成与运输至德国(DE)进行建模，并基于各自单位 H2 与输送能量的成本，将全球七个地点的进口方案相互比较，并与国内来源替代方案对比。我们发现，对每一类化学能源载体，均存在比 DE 国内生产更低成本的进口方案。没有任何单一的出口国或能源载体具有独一无二的成本优势，因为对每种能源载体和每个国家都存在具成本竞争力的替代方案。这使得出口方与基础设施决策可基于能源与成本之外的其他标准做出。进口能量与 H2 的最低成本方式为从丹麦、西班牙以及西亚和北非经 H2 管道输送，起始于 36 EUR/MWh-LHV 至 42 EUR/MWh-LHV 或 1.0 EUR/kg-H2 至 1.3 EUR/kg-H2（2050 年，假设年资本成本 5%）。对于由 H2 衍生的复杂能源载体如 CH4、NH3、MeOH 或 FTF，从阿根廷经船舶运至 DE 的进口成本低于欧盟或西亚和北非更近的出口方。为满足 H2 需求，直接 H2 进口比采用 CH4、MeOH 或 NH3 进口并随后分解为 H2 的间接路线更具吸引力，原因在于高昂的资本投入与能量损失。我们以开放许可提供模型与数据，以供改编与复用。
引用
@article{arxiv.2107.01092,
title = {Import options for chemical energy carriers from renewable sources to Germany},
author = {Johannes Hampp and Michael Düren and Tom Brown},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.01092},
year = {2023}
}