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核能制氫或可讓美國核電“活下去”

2021-04-27 17:22  來源:嘿嘿能源heypower  瀏覽:  

一些行業(yè)專家表示,在合適的條件下,生產(chǎn)氫氣可以為一些逐漸老化的美國核反應(yīng)堆提供一個生存下去的機會,讓它們避免遭受提前退役的厄運。

雖然核能發(fā)電量占全美清潔電力的一半以上,可是許多核電站過的并不輕松,它們要與更便宜的天然氣和可再生能源發(fā)電進行競爭。因此,核行業(yè)呼吁聯(lián)邦政府制定政策,承認核能在供應(yīng)清潔能源方面的價值,為支持核能提供幫助。

核能產(chǎn)氫能夠為核反應(yīng)堆們提供額外的收入來源,潛在性的有助于維持正在老化的反應(yīng)堆在某些市場上的服役狀態(tài)。因為利用核電廠生產(chǎn)的電力和蒸汽來生產(chǎn)氫氣,可以使公用事業(yè)企業(yè)以輸出滿功率的方式運行核電站,避免在可以選擇成本更低的能源時削減核能的產(chǎn)量。

能源行業(yè)的代表和觀察員預(yù)測,核能在氫領(lǐng)域中扮演重要的潛在角色。雖然氫是一種清潔能源,但美國大部分氫燃料是利用氣電廠發(fā)電制造的,而后者產(chǎn)生碳排放。相比之下,核電廠運行時不會產(chǎn)生空氣污染或二氧化碳,它們能夠成為沒有碳排放的制氫替代品。

專家們認為,在未來10年,也可能到2020年代中期,這項技術(shù)在商業(yè)上會變得可行,這取決于全國各地得各種示范項目是否取得成功。

哥倫比亞大學(xué)全球能源政策中心的高級研究學(xué)者Julio Friedmann說:“這取決于我們是否要做核能制氫,但這肯定是可行的。在物理、化學(xué)或熱力學(xué)中,沒有什么困難。有很多提議是愚不可及的。但這個不是,這是一個采用簡明技術(shù)的直接明了的工程。”

然而,監(jiān)管框架和市場動因會最終決定核能制氫的規(guī)模增大的速度。雖然這項技術(shù)仍需要獲得成功的展示和實踐,但國家必須制定政策,鼓勵對這個領(lǐng)域的投資,簡化對基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的許可,并為生產(chǎn)的氫開發(fā)應(yīng)用市場。

杜蘭能源研究所副所長Eric Smith說:“我認為我們可以在幾年內(nèi),在現(xiàn)有廠址進行一次擴大規(guī)模的試點。要保證核能制氫的商業(yè)性和競爭力,實際上還要取決于什么樣的法律監(jiān)管框架。”

一些聯(lián)邦官員已經(jīng)對包括核能制氫的綠色氫氣表現(xiàn)出興趣。ClearPath是一個專注于促進氣候保護和能源方案的非政府組織,其政策總監(jiān)杰里米·哈雷爾(Jeremy Harrell)說:“考慮到最近幾個月要出臺的法案,核能的機會可能在幾年內(nèi)就會出現(xiàn),用不了等幾十年。”

哈雷爾還說:“我認為,未來會看到公共政策一致的努力試圖從整體上加速氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展。我認為有一些令人非常興奮的項目...我認為這些項目將取得成功的,并展示發(fā)展機會。我不認為技術(shù)馬上就可以準備好,我認為我們說的是20世紀20年代中期......但也許在未來幾年內(nèi)就行。但明顯不會還需要幾十年。”

可行性視區(qū)域而定

專家們津津樂道的還有核能的利用效率。核能制氫,利用反應(yīng)堆生產(chǎn)的電力和蒸汽,通過高溫電解工藝,這比更常見的低溫電解工藝的效率更高。不過,低溫電解的工藝正在進一步發(fā)展。

愛達荷州國家實驗室(Idaho National Laboratory)綜合能源系統(tǒng)負責(zé)人Shannon Bragg-Sitton說:“研究人員正致力于“盡快的”部署核能制氫。”

Bragg-Sitton談到:“一個可能的方案是首先采用低溫電解,將其作為消納核能發(fā)電的方法。因此,我們正在與業(yè)內(nèi)伙伴合作,評估這些備選方案的技術(shù)和經(jīng)濟可行性,而且已經(jīng)與行業(yè)合作完成了大量研究。”

Bragg-Sitton還說,在一些市場上,反應(yīng)堆可能更多地致力于生產(chǎn)氫氣,而不是生產(chǎn)能源(電力)。她預(yù)計,在10年內(nèi),會看到大規(guī)模商業(yè)化運行的核能制氫。

“核能制氫的可行性將取決于其實施的區(qū)域,因此我們要進行區(qū)域特性分析。我們不知道,在任何地方還是在某些市場,核能制氫是不是一個好的經(jīng)濟解決方案。跟做任何事情一樣,我們必須評估可以在哪里實施核能制氫。”

行業(yè)看到了機遇

美國能源部(DOE)已經(jīng)通過公私伙伴關(guān)系,向幾個公司提供了數(shù)百萬美元,這些公司正在試圖建造示范規(guī)模的設(shè)施以實現(xiàn)核電產(chǎn)氫。

Xcel 能源有限公司正在與DOE簽訂合同,以啟動一個示范項目,通過高溫電解制氫。它計劃,到本世紀中葉,生產(chǎn)的電力100%沒有碳排放,作為實現(xiàn)這個目標的一部分,Xcel 正在尋找新的技術(shù),對剩余的20%實現(xiàn)脫碳。Xcel公司負責(zé)核能戰(zhàn)略與創(chuàng)新的副總裁Patrick Burke說,核能在支持增加可再生能源方面可以發(fā)揮關(guān)鍵作用,為實現(xiàn)100%脫碳的目標提供了新的可能。

Burke說:“利用核能制造綠色的氫,并相比需求達到一定規(guī)模,以發(fā)揮重要意義,這個過程需要時間。我們的示范項目需要兩到三年。我估計,距離大規(guī)模生產(chǎn)綠色氫可能需要三到五年或更長時間。”

亞利桑那州公共服務(wù)公司(ArizonaPublic ServiceCo. )正與能源部合作,目的是在帕洛佛得(Palo Verde)核電站生產(chǎn)氫氣。該公司總經(jīng)理邁克爾·格林(Michael Green)表示,公司打算在燃氣輪機中使用氫作為燃料,來實現(xiàn)脫碳,從而延長天然氣工廠的壽命。他說:”至少到2040年代中期,公司注重于核能投資,未來幾十年這些投資的的最大價值將靠氫氣生產(chǎn)來創(chuàng)造。”

格林說:“對于工業(yè)經(jīng)濟體和發(fā)達經(jīng)濟體而言,世界已經(jīng)為氫能的開發(fā)和利用開辟了道路。我們看到很大的希望,當然也有很大的機會,使我們能夠在獲得許可的整個壽期內(nèi),讓Palo Verde核電站保持核競爭。”

下一代核反應(yīng)堆也可能在氫氣領(lǐng)域發(fā)揮作用。NuScale Power LLC專注于開發(fā)新的核反應(yīng)堆。NuScale的營銷和通信副總裁Diane Hughes說,NuScale“對反應(yīng)堆的制氫能力產(chǎn)生了濃厚的興趣。”

在一封電子郵件中,Hughes說:“我們的商業(yè)化計劃是在2027年晚些時候做好交付模塊的準備,在這個時間范圍內(nèi),客戶(可能)希望部署NuScale工廠進行制氫,這可能在10年內(nèi)發(fā)生。”

核能研究所(NuclearEnergy Institute)政策制定和公共事務(wù)副總裁John Kotek說:“在短期內(nèi),這些示范項目就可能發(fā)揮作用,協(xié)助證明核能制氫技術(shù)。”

Kotek說:“它開始為這種零碳排放的產(chǎn)氫技術(shù)創(chuàng)造一個市場,我認為這將吸引更多的投資。我們對現(xiàn)有工廠的新機會感到興奮,同時也對一些我們希望引入市場的新技術(shù)感到興奮。”
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