[Abstrak]Energi hidrogen merupakan salah satu jenis energi sekunder yang sumbernya melimpah, ramah lingkungan dan rendah karbon, serta penerapannya luas. Hal ini dapat membantu konsumsi energi terbarukan dalam skala besar, mewujudkan pengurangan puncak skala besar pada jaringan listrik dan penyimpanan energi lintas musim dan wilayah, serta mempercepat promosi industri, konstruksi, transportasi, dan bidang rendah karbon lainnya.negara saya memiliki dasar yang baik untuk produksi hidrogen dan pasar aplikasi skala besar, serta memiliki keunggulan signifikan dalam pengembangan energi hidrogen.Mempercepat pengembangan industri energi hidrogen merupakan jalan penting untuk membantu negara saya mencapai tujuan netralisasi karbon.Beberapa hari yang lalu, Komisi Pembangunan dan Reformasi Nasional dan Badan Energi Nasional bersama-sama mengeluarkan “Rencana Jangka Menengah dan Panjang Pengembangan Industri Energi Hidrogen (2021-2035)”.Pengembangan dan pemanfaatan energi hidrogen memicu revolusi energi yang besar. Energi hidrogen telah menjadi kode baru untuk mengatasi krisis energi dan membangun sistem energi modern yang bersih, rendah karbon, aman dan efisien.
Krisis energi telah membuka jalan eksplorasi pengembangan dan pemanfaatan energi hidrogen.
Energi hidrogen sebagai energi alternatif memasuki pandangan masyarakat sejak tahun 1970-an.Saat itu, perang di Timur Tengah memicu krisis minyak global. Untuk menghilangkan ketergantungan terhadap minyak impor, Amerika Serikat pertama kali mengusulkan konsep “ekonomi hidrogen”, dengan alasan bahwa di masa depan, hidrogen dapat menggantikan minyak dan menjadi energi utama pendukung transportasi global.Dari tahun 1960 hingga 2000, sel bahan bakar, alat penting untuk pemanfaatan energi hidrogen, berkembang pesat, dan penerapannya di ruang angkasa, pembangkit listrik, dan transportasi telah sepenuhnya membuktikan kelayakan energi hidrogen sebagai sumber energi sekunder.Industri energi hidrogen memasuki masa surut sekitar tahun 2010.Namun peluncuran kendaraan sel bahan bakar “masa depan” Toyota pada tahun 2014 kembali memicu ledakan hidrogen.Selanjutnya, banyak negara secara berturut-turut meluncurkan jalur strategis untuk pengembangan energi hidrogen, terutama berfokus pada pembangkit listrik dan transportasi untuk mendorong pengembangan industri energi hidrogen dan sel bahan bakar; UE merilis Strategi Energi Hidrogen UE pada tahun 2020, yang bertujuan untuk mempromosikan energi hidrogen di industri, transportasi, pembangkit listrik, dan aplikasi lainnya di segala bidang; pada tahun 2020, Amerika Serikat merilis “Rencana Pengembangan Rencana Energi Hidrogen”, yang merumuskan sejumlah indikator teknis dan ekonomi utama, dan diharapkan menjadi pemimpin pasar dalam rantai industri energi hidrogen.Sejauh ini, negara-negara yang menguasai 75% perekonomian global telah meluncurkan kebijakan pengembangan energi hidrogen untuk secara aktif mendorong pengembangan energi hidrogen.
Dibandingkan dengan negara maju, industri energi hidrogen di negara saya masih dalam tahap awal pengembangan.Dalam beberapa tahun terakhir, negara saya lebih memperhatikan industri energi hidrogen.Pada bulan Maret 2019, energi hidrogen dimasukkan ke dalam “Laporan Kerja Pemerintah” untuk pertama kalinya, mempercepat pembangunan fasilitas seperti pengisian daya dan hidrogenasi di domain publik; Termasuk dalam kategori energi; pada bulan September 2020, lima departemen termasuk Kementerian Keuangan, Kementerian Perindustrian dan Teknologi Informasi akan bersama-sama melakukan demonstrasi penerapan kendaraan sel bahan bakar, dan memberikan penghargaan kepada aglomerasi perkotaan yang memenuhi syarat untuk industrialisasi dan penerapan demonstrasi teknologi inti utama kendaraan sel bahan bakar ;Pada bulan Oktober 2021, Komite Sentral Partai Komunis Tiongkok dan Dewan Negara mengeluarkan “Pendapat tentang Penerapan Konsep Pembangunan Baru yang Sepenuhnya Akurat dan Melakukan Pekerjaan yang Baik dalam Netralisasi Karbon” untuk mengoordinasikan pengembangan seluruh rantai energi hidrogen “penggunaan transmisi-penyimpanan-produksi”; Pada bulan Maret 2022, Komisi Pembangunan dan Reformasi Nasional mengeluarkan “Rencana Jangka Menengah dan Panjang Pengembangan Industri Energi Hidrogen (2021-2035)”, dan energi hidrogen diidentifikasi sebagai bagian penting dari sistem energi nasional masa depan dan kunci untuk mewujudkan transformasi terminal pengguna energi yang ramah lingkungan dan rendah karbon. Sebagai salah satu industri yang penting, industri energi hidrogen telah diidentifikasi sebagai industri baru yang strategis dan merupakan arah pengembangan utama industri masa depan.
Dalam beberapa tahun terakhir, industri energi hidrogen di negara saya telah berkembang pesat, yang pada dasarnya mencakup seluruh rantai produksi-penyimpanan-transmisi-penggunaan hidrogen.
Bagian hulu dari rantai industri energi hidrogen adalah produksi hidrogen. negara saya adalah produsen hidrogen terbesar di dunia, dengan kapasitas produksi hidrogen sekitar 33 juta ton.Menurut intensitas emisi karbon dalam proses produksinya, hidrogen dibagi menjadi “hidrogen abu-abu”, “hidrogen biru”, dan “hidrogen hijau”.Hidrogen abu-abu mengacu pada hidrogen yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar fosil, dan akan terdapat banyak emisi karbon dioksida selama proses produksinya; hidrogen biru didasarkan pada hidrogen abu-abu, menerapkan teknologi penangkapan dan penyimpanan karbon untuk mencapai produksi hidrogen rendah karbon; hidrogen hijau dihasilkan oleh energi terbarukan seperti energi matahari dan tenaga angin digunakan untuk mengelektrolisis air untuk menghasilkan hidrogen, dan tidak ada emisi karbon dalam proses produksi hidrogen.Saat ini, produksi hidrogen di negara saya didominasi oleh produksi hidrogen berbasis batu bara, yang mencapai sekitar 80%.Di masa depan, seiring dengan menurunnya biaya pembangkit listrik energi terbarukan, proporsi hidrogen hijau akan meningkat dari tahun ke tahun, dan diperkirakan akan mencapai 70% pada tahun 2050.
Bagian tengah rantai industri energi hidrogen adalah penyimpanan dan transportasi hidrogen. Teknologi penyimpanan dan transportasi gas bertekanan tinggi telah dikomersialkan dan merupakan metode penyimpanan dan transportasi energi hidrogen yang paling luas.Trailer tabung panjang memiliki fleksibilitas pengangkutan yang tinggi dan cocok untuk pengangkutan hidrogen jarak pendek dan volume kecil; penyimpanan hidrogen cair dan penyimpanan hidrogen padat tidak memerlukan bejana bertekanan, dan transportasinya nyaman, yang merupakan arah penyimpanan dan transportasi energi hidrogen skala besar di masa depan.
Hilir dari rantai industri energi hidrogen adalah penerapan hidrogen secara komprehensif. Sebagai bahan baku industri, hidrogen dapat digunakan secara luas dalam bidang minyak bumi, kimia, metalurgi, elektronik, medis dan lainnya. Selain itu, hidrogen juga dapat diubah menjadi listrik dan panas melalui sel bahan bakar hidrogen atau mesin pembakaran internal hidrogen. , yang dapat mencakup semua aspek produksi dan kehidupan sosial.Pada tahun 2060, permintaan energi hidrogen di negara saya diperkirakan akan mencapai 130 juta ton, dimana permintaan industri mendominasi, terhitung sekitar 60%, dan sektor transportasi akan meningkat hingga 31% dari tahun ke tahun.
Pengembangan dan pemanfaatan energi hidrogen memicu revolusi energi yang besar.
Energi hidrogen memiliki prospek penerapan yang luas di berbagai bidang seperti transportasi, industri, konstruksi dan ketenagalistrikan.
Di bidang transportasi, transportasi jalan jarak jauh, kereta api, penerbangan dan pelayaran menganggap energi hidrogen sebagai salah satu bahan bakar penting untuk mengurangi emisi karbon.Saat ini, negara saya didominasi oleh bus sel bahan bakar hidrogen dan truk-truk besar, yang jumlahnya melebihi 6.000.Dalam hal infrastruktur pendukung yang sesuai, negara saya telah membangun lebih dari 250 stasiun pengisian bahan bakar hidrogen, yang mencakup sekitar 40% dari jumlah global, dan menduduki peringkat pertama di dunia.Menurut data yang dikeluarkan oleh Komite Penyelenggara Olimpiade Musim Dingin Beijing, Olimpiade Musim Dingin ini akan mendemonstrasikan pengoperasian lebih dari 1.000 kendaraan sel bahan bakar hidrogen, dilengkapi dengan lebih dari 30 stasiun pengisian bahan bakar hidrogen, yang merupakan demonstrasi penerapan kendaraan sel bahan bakar terbesar di dunia. dunia.
Saat ini, bidang dengan proporsi penerapan energi hidrogen terbesar di negara saya adalah bidang industri.Selain sifat bahan bakar energinya, energi hidrogen juga merupakan bahan baku industri yang penting.Hidrogen dapat menggantikan kokas dan gas alam sebagai zat pereduksi, yang dapat menghilangkan sebagian besar emisi karbon dalam proses pembuatan besi dan baja.Penggunaan energi terbarukan dan listrik untuk mengelektrolisis air untuk menghasilkan hidrogen, dan kemudian mensintesis produk kimia seperti amonia dan metanol, kondusif bagi pengurangan karbon dan pengurangan emisi secara signifikan di industri kimia.
Integrasi energi hidrogen dan bangunan merupakan konsep baru bangunan ramah lingkungan yang muncul dalam beberapa tahun terakhir.Bidang konstruksi memerlukan banyak energi listrik dan energi panas, dan telah terdaftar sebagai tiga “rumah tangga pemakai energi” terbesar di negara saya bersama dengan bidang transportasi dan bidang industri.Efisiensi pembangkitan listrik murni sel bahan bakar hidrogen hanya sekitar 50%, sedangkan efisiensi keseluruhan gabungan panas dan daya dapat mencapai 85%. Meskipun sel bahan bakar hidrogen menghasilkan listrik untuk bangunan, limbah panasnya dapat dimanfaatkan untuk pemanasan dan air panas.Dalam hal pengangkutan hidrogen ke terminal gedung, hidrogen dapat dicampur dengan gas alam dengan proporsi kurang dari 20% dengan bantuan jaringan pipa gas alam rumah tangga yang relatif lengkap dan diangkut ke ribuan rumah tangga.Diperkirakan pada tahun 2050, 10% pemanas gedung global dan 8% energi gedung akan disuplai oleh hidrogen, sehingga mengurangi emisi karbon dioksida sebesar 700 juta ton per tahun.
Di bidang ketenagalistrikan, akibat ketidakstabilan energi terbarukan, energi hidrogen dapat menjadi bentuk penyimpanan energi baru melalui konversi listrik-hidrogen-listrik.Selama periode konsumsi listrik rendah, hidrogen diproduksi dengan mengelektrolisis air dengan kelebihan energi terbarukan, dan disimpan dalam bentuk gas bertekanan tinggi, cairan bersuhu rendah, cairan organik atau bahan padat; selama periode puncak konsumsi listrik, hidrogen yang tersimpan dialirkan melalui bahan bakar. Baterai atau unit turbin hidrogen menghasilkan listrik, yang dialirkan ke jaringan listrik umum.Skala penyimpanan penyimpanan energi hidrogen lebih besar, hingga 1 juta kilowatt, dan waktu penyimpanan lebih lama. Penyimpanan musiman dapat diwujudkan berdasarkan perbedaan keluaran energi matahari, energi angin, dan sumber daya air.Pada bulan Agustus 2019, proyek penyimpanan energi hidrogen skala megawatt pertama di negara saya diluncurkan di Lu'an, Provinsi Anhui, dan berhasil tersambung ke jaringan listrik untuk pembangkit listrik pada tahun 2022.
Pada saat yang sama, kopling elektro-hidrogen juga akan memainkan peran penting dalam pembangunan sistem energi modern di negara saya.
Dari perspektif bersih dan rendah karbon, elektrifikasi skala besar adalah alat yang ampuh untuk mengurangi karbon di banyak bidang di negara saya, seperti kendaraan listrik di bidang transportasi menggantikan kendaraan berbahan bakar, dan pemanas listrik di bidang konstruksi menggantikan pemanas boiler tradisional. .Namun, masih ada beberapa industri yang sulit mencapai pengurangan karbon melalui elektrifikasi langsung. Industri yang paling sulit mencakup baja, bahan kimia, transportasi jalan raya, pelayaran dan penerbangan.Energi hidrogen memiliki sifat ganda yaitu bahan bakar energi dan bahan baku industri, dan dapat memainkan peran penting dalam bidang-bidang yang disebutkan di atas yang sulit untuk didekarbonisasi secara mendalam.
Dari perspektif keselamatan dan efisiensi, pertama, energi hidrogen dapat mendorong pengembangan energi terbarukan dalam jumlah yang lebih besar dan secara efektif mengurangi ketergantungan negara saya pada impor minyak dan gas; Keseimbangan pasokan dan konsumsi energi regional di negara saya; selain itu, dengan penurunan biaya listrik dari energi terbarukan, keekonomian listrik ramah lingkungan dan energi hidrogen ramah lingkungan akan meningkat, serta dapat diterima dan digunakan secara luas oleh masyarakat; energi hidrogen dan listrik, sebagai pusat energi, lebih mudah untuk menggabungkan berbagai sumber energi seperti energi panas, energi dingin, bahan bakar, dll., untuk bersama-sama membangun jaringan energi modern yang saling berhubungan, membentuk sistem pasokan energi yang sangat berketahanan, dan meningkatkan efisiensi, ekonomi dan keamanan sistem pasokan energi.
Perkembangan industri energi hidrogen di negara saya masih menghadapi tantangan
Produksi hidrogen ramah lingkungan yang berbiaya rendah dan rendah emisi merupakan salah satu tantangan penting yang dihadapi industri energi hidrogen.Dengan alasan tidak menambah emisi karbon baru, penyelesaian masalah sumber hidrogen merupakan landasan pengembangan industri energi hidrogen.Produksi hidrogen energi fosil dan produksi produk sampingan industri hidrogen sudah matang dan hemat biaya, serta akan tetap menjadi sumber utama hidrogen dalam jangka pendek.Namun cadangan energi fosil terbatas dan masih terdapat masalah emisi karbon dalam proses produksi hidrogen; produksi produk sampingan industri produksi hidrogen terbatas dan jarak pasokan radiasi pendek.
Dalam jangka panjang, produksi hidrogen dari elektrolisis air mudah digabungkan dengan energi terbarukan, memiliki potensi skala lebih besar, lebih bersih dan berkelanjutan, serta merupakan metode pasokan hidrogen ramah lingkungan yang paling potensial.Saat ini, teknologi elektrolisis alkali di negara saya mendekati tingkat internasional dan merupakan teknologi utama di bidang elektrolisis komersial, tetapi ruang untuk pengurangan biaya di masa depan terbatas.Elektrolisis membran penukar proton air untuk produksi hidrogen saat ini mahal, dan tingkat lokalisasi perangkat utama meningkat dari tahun ke tahun.Elektrolisis oksida padat hampir dikomersialkan secara internasional, tetapi masih dalam tahap mengejar ketertinggalan di dalam negeri.
sistem pasokan rantai industri energi hidrogen di negara saya belum lengkap, dan masih terdapat kesenjangan antara penerapan komersial skala besar.Lebih dari 200 stasiun hidrogenasi telah dibangun di negara saya, sebagian besar merupakan stasiun hidrogenasi gas 35MPa, dan stasiun hidrogenasi gas bertekanan tinggi 70MPa dengan kapasitas penyimpanan hidrogen yang lebih besar merupakan sebagian kecil.Kurangnya pengalaman dalam pembangunan dan pengoperasian stasiun pengisian bahan bakar hidrogen cair serta stasiun produksi dan hidrogenasi hidrogen terintegrasi.Saat ini, pengangkutan hidrogen terutama didasarkan pada pengangkutan trailer tabung panjang berbentuk gas bertekanan tinggi, dan pengangkutan melalui pipa masih menjadi titik lemah.Saat ini, jarak tempuh pipa hidrogen sekitar 400 kilometer, dan pipa yang digunakan hanya sekitar 100 kilometer.Transportasi pipa juga menghadapi kemungkinan penggetasan hidrogen yang disebabkan oleh pelepasan hidrogen. Kedepannya masih perlu dilakukan perbaikan lebih lanjut terhadap sifat kimia dan mekanik material pipa.Kemajuan signifikan telah dicapai dalam teknologi penyimpanan hidrogen cair dan teknologi penyimpanan hidrogen hidrida logam, namun keseimbangan antara kepadatan penyimpanan hidrogen, keamanan dan biaya belum terselesaikan, dan masih terdapat kesenjangan tertentu antara aplikasi komersial skala besar.
Sistem kebijakan khusus serta mekanisme koordinasi dan kerja sama multidepartemen dan multibidang belum sempurna.“Rencana Jangka Menengah dan Panjang Pengembangan Industri Energi Hidrogen (2021-2035)” merupakan rencana pengembangan energi hidrogen yang pertama di tingkat nasional, namun rencana khusus dan sistem kebijakannya masih perlu ditingkatkan. Kedepannya perlu diperjelas lagi arah, tujuan dan prioritas pembangunan industri.Rantai industri energi hidrogen melibatkan berbagai teknologi dan bidang industri. Saat ini masih terdapat permasalahan seperti belum memadainya kerjasama lintas disiplin dan belum memadainya mekanisme koordinasi lintas departemen.Misalnya, pembangunan stasiun pengisian bahan bakar hidrogen memerlukan kerja sama multidepartemen seperti permodalan, teknologi, infrastruktur, dan pengendalian bahan kimia berbahaya. Saat ini terdapat permasalahan seperti tidak jelasnya otoritas yang kompeten, sulitnya persetujuan, dan sifat hidrogen yang masih hanya berupa bahan kimia berbahaya yang menjadi ancaman serius bagi perkembangan industri. kendala besar.
Kami percaya bahwa teknologi, platform, dan talenta adalah titik pertumbuhan untuk mendukung pengembangan industri energi hidrogen di negara saya.
Pertama-tama, tingkat teknologi inti utama perlu terus ditingkatkan.Inovasi teknologi merupakan inti dari pengembangan industri energi hidrogen.Di masa depan, negara saya akan terus mendorong penelitian dan pengembangan teknologi inti utama dalam produksi, penyimpanan, transportasi, dan penerapan energi hidrogen ramah lingkungan dan rendah karbon.Mempercepat inovasi teknologi sel bahan bakar membran penukar proton, mengembangkan material utama, meningkatkan indikator kinerja utama dan kapasitas produksi massal, serta terus meningkatkan keandalan, stabilitas, dan daya tahan sel bahan bakar.Upaya akan dilakukan untuk mempromosikan penelitian dan pengembangan serta pembuatan komponen inti dan peralatan utama.Mempercepat peningkatan efisiensi konversi produksi hidrogen menjadi energi terbarukan dan skala produksi hidrogen dengan satu perangkat, dan membuat terobosan dalam teknologi inti utama dalam hubungan infrastruktur energi hidrogen.Terus melakukan penelitian tentang hukum dasar keamanan energi hidrogen.Terus mempromosikan teknologi energi hidrogen yang canggih, peralatan utama, aplikasi demonstrasi dan industrialisasi produk-produk utama, dan membangun sistem teknologi pengembangan berkualitas tinggi untuk industri energi hidrogen.
Kedua, kita harus fokus membangun platform pendukung inovasi industri.Pengembangan industri energi hidrogen perlu fokus pada bidang-bidang utama dan hubungan-hubungan utama, serta membangun platform inovasi multi-level dan terdiversifikasi.Mendukung universitas, lembaga penelitian, dan perusahaan untuk mempercepat pembangunan laboratorium utama dan platform penelitian lintas mutakhir, serta melaksanakan penelitian dasar tentang aplikasi energi hidrogen dan penelitian teknologi mutakhir.Pada awal tahun 2022, Komisi Pembangunan dan Reformasi Nasional dan Kementerian Pendidikan mengeluarkan “Persetujuan Laporan Studi Kelayakan Proyek Platform Inovasi Integrasi Industri-Pendidikan Teknologi Penyimpanan Energi Nasional Universitas Tenaga Listrik Tiongkok Utara”, Tiongkok Utara Proyek Platform Inovasi Integrasi Industri-Pendidikan Teknologi Penyimpanan Energi Nasional Universitas Tenaga Listrik Secara resmi disetujui dan menjadi perguruan tinggi dan universitas angkatan pertama yang “berpegang teguh”.Selanjutnya, Pusat Inovasi Teknologi Energi Hidrogen Universitas Tenaga Listrik Tiongkok Utara secara resmi didirikan.Platform inovasi dan pusat inovasi fokus pada penelitian teknis di bidang penyimpanan energi elektrokimia, energi hidrogen dan teknologi penerapannya di jaringan listrik, serta secara aktif mendorong pengembangan industri energi hidrogen nasional.
Ketiga, perlu mendorong pembangunan tim profesional energi hidrogen.Tingkat teknologi dan skala industri energi hidrogen terus mengalami terobosan. Namun, industri energi hidrogen menghadapi kesenjangan besar dalam tim talenta, terutama kekurangan talenta inovatif tingkat tinggi.Beberapa hari yang lalu, jurusan “Ilmu dan Teknik Energi Hidrogen” yang dideklarasikan oleh North China Electric Power University secara resmi dimasukkan dalam katalog jurusan sarjana di perguruan tinggi dan universitas biasa, dan disiplin “Ilmu dan Teknik Energi Hidrogen” dimasukkan dalam katalog. mata pelajaran interdisipliner baru.Disiplin ini akan mengambil teknik tenaga, teknik termofisika, teknik kimia dan disiplin ilmu lainnya sebagai daya tariknya, mengintegrasikan produksi hidrogen, penyimpanan dan transportasi hidrogen, keselamatan hidrogen, tenaga hidrogen dan kursus modul energi hidrogen lainnya secara organik, dan melaksanakan kursus modul dasar interdisipliner dan energi hidrogen lainnya. penelitian terapan. Ini akan memberikan dukungan talenta yang menguntungkan untuk mewujudkan transisi yang aman dalam struktur energi negara saya, serta pengembangan industri energi hidrogen dan industri energi negara saya.
Waktu posting: 16 Mei-2022