一種測算:高壓氣氫/液氫/鎂基固態(tài)儲氫運(yùn)營成本對比
在當(dāng)前氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)中,加氫站所使用氫氣來源主要是傳統(tǒng)高壓氣氫,車主付出的加氫費(fèi)用,至少1/3消耗在運(yùn)輸環(huán)節(jié)。隨著市場規(guī)模擴(kuò)張,終端需求量上升,行業(yè)一直在尋找更有效率的下一代氫氣儲運(yùn)路徑,液氫和固態(tài)儲氫是希望之星。
同成熟的高壓氣氫技術(shù)相比,液氫和固態(tài)儲氫在經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性等方面尚缺乏相當(dāng)?shù)膶?shí)踐數(shù)據(jù)。
在7月10日的上海氫楓能源技術(shù)有限公司(下稱“氫楓能源”)、氫儲能源科技有限公司(下稱“氫儲科技“)總部入駐上海嘉定氫能港儀式上,氫儲科技公布了其在對鎂基固態(tài)儲運(yùn)氫經(jīng)過一段時間實(shí)測后,計(jì)算出的三種儲運(yùn)氫方式的運(yùn)營經(jīng)濟(jì)性和資本投入對比。
氫儲科技是由氫楓能源與上海交大丁文江院士團(tuán)隊(duì)共同建立的一家合資公司,是國內(nèi)為數(shù)不多專注于高密度鎂合金固態(tài)儲氫產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)的企業(yè)。
運(yùn)營經(jīng)濟(jì)性方面,氫儲科技從原料氣開始,到最后的加氫站,將過程中每個環(huán)節(jié)的設(shè)備折舊和能耗進(jìn)行比對,并計(jì)算出三種儲運(yùn)氫方式在100、300、500公里三個運(yùn)輸半徑的經(jīng)濟(jì)性情況。
對高壓氣氫來說,運(yùn)營成本主要包括氣源增壓設(shè)備、充裝設(shè)備、長管拖車、加氫站增壓設(shè)備這四塊的折舊、能耗或運(yùn)營成本,其中比較突出的是長管拖車折舊和運(yùn)營成本,即氣氫“在路上”的成本是三種運(yùn)氫儲運(yùn)氫方式里最高。
液氫的運(yùn)營成本包括液化設(shè)備、充裝設(shè)備、液氫槽車、加氫站增壓設(shè)備等的投入折舊和能耗上。液化設(shè)備投入可以理解為液氫工廠建設(shè),一座液氫工廠造價動輒數(shù)億元,攤銷到終端用戶加氫價格上就顯得相當(dāng)昂貴。
鎂基固態(tài)儲氫運(yùn)營成本包括三塊,充裝設(shè)備、固態(tài)儲氫車、放氣及增壓設(shè)備的投入折舊和能耗。與高壓氣氫和液氫不同點(diǎn)在于,原料氣沒有加壓或液化的過程,鎂基儲氫最大的成本支出在加氫站放氣增壓上。
氫儲科技的測算結(jié)果是,在實(shí)現(xiàn)規(guī)模化運(yùn)輸?shù)臈l件下,當(dāng)運(yùn)輸半徑為100公里時,高壓氣氫的運(yùn)營成本為7元/公斤,液氫為18元/公斤,鎂基固態(tài)儲氫為4元/公斤,液氫的運(yùn)營成本最高。
當(dāng)運(yùn)輸半徑擴(kuò)大到300公里,高壓氣氫的運(yùn)營成本陡然上升,至21元/公斤,對比液氫20元/公斤,鎂基固態(tài)儲氫12元/公斤。
在500公里運(yùn)輸距離時,高壓氣氫的運(yùn)營成本已經(jīng)增加到35元/公斤,液氫增加到22元/公斤,鎂基固態(tài)儲氫上升至20元/公斤。
*高壓氣氫、液氫、鎂基固態(tài)儲氫運(yùn)營段經(jīng)濟(jì)性對比
從氫儲科技的測算結(jié)果可以發(fā)現(xiàn),高壓氣氫隨著運(yùn)輸距離的增加,運(yùn)營成本上升很快。
對于鎂基固態(tài)儲氫來說,運(yùn)輸半徑越短,其運(yùn)營成本越低。
但隨著運(yùn)輸半徑的增加,液氫的優(yōu)勢開始體現(xiàn)。起步運(yùn)營成本高,成本隨距離變化較小的特點(diǎn),在上表中充分體現(xiàn)出來,這凸顯了液氫在長距離大運(yùn)量場景里的優(yōu)勢。
進(jìn)一步對三條技術(shù)路線的資本投入進(jìn)行分析。以20噸/天氫氣運(yùn)量為例,高壓氣氫的裝備+運(yùn)氫車輛總投入需要6560萬元,液氫則高達(dá)11.6億元,鎂基固態(tài)儲氫需要8800萬元。
*高壓氣氫、液氫、鎂基固態(tài)儲氫運(yùn)營段投入對比
氫儲科技CTO、上海交通大學(xué)鄒建新教授指出,液氫現(xiàn)在還沒有產(chǎn)業(yè)化,固態(tài)氫也還在研發(fā)和示范的一個階段,從前期資本投入來看,鎂基固態(tài)儲氫的總投入略高于高壓氣氫,但遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于液氫的投入。 基于國內(nèi)在鎂合金材料生產(chǎn)方面的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢和在氫能方面的發(fā)展前景,預(yù)計(jì)鎂基固態(tài)儲氫路線投入商業(yè)化運(yùn)營后,可以較快回收成本。
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