氫能小鎮(zhèn)怎么建?看德國(guó)埃斯林根氫能小鎮(zhèn)
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建筑能源轉(zhuǎn)型背景
在全球碳中和、傳統(tǒng)能源向清潔能源轉(zhuǎn)型的大背景下,建筑以及城市能源供給也是炙熱話題。據(jù)聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署發(fā)布的《2022年全球建筑建造業(yè)現(xiàn)狀報(bào)告 》的建筑能源趨勢(shì)強(qiáng)調(diào),自2015年以來(lái),隨著投資的增加以及政策層面取得的進(jìn)展,且在建筑面積持續(xù)增加趨勢(shì)的同時(shí),必須做出更大的努力來(lái)減少整體排放并提高建筑能效。到2021年,越來(lái)越多的國(guó)家和地區(qū)承諾提高建筑能效,提供建筑物脫碳的詳細(xì)策略。全球能源效率投資增加了大約16%,超過(guò)2300億美元 。
2022年,由于俄烏戰(zhàn)爭(zhēng)以及隨之而來(lái)的歐洲能源危機(jī),脫碳減碳之路注定艱難。全球能源價(jià)格波動(dòng)、各經(jīng)濟(jì)體面臨的生活成本危機(jī)以及利率上升對(duì)政府、家庭和企業(yè)的建筑脫碳投資的影響,均帶來(lái)了進(jìn)一步的風(fēng)險(xiǎn)。政府間氣候變化專門(mén)委員會(huì)最新發(fā)布的評(píng)估報(bào)告給出了明確的信息,即建筑建造業(yè)在達(dá)成《巴黎協(xié)定》的全球減緩氣候變化目標(biāo)中大有潛力可挖。潛力機(jī)會(huì)包括提高現(xiàn)有建筑物的效率和使用、提升新建筑物能效、建筑物使用高效照明電器和設(shè)備、建筑物進(jìn)行可再生能源整合以及建筑材料實(shí)現(xiàn)脫碳生產(chǎn)。
2
德國(guó)Esslingen氫能小鎮(zhèn)
在這樣的背景下,德國(guó)南部巴登符騰堡州州府斯圖加特邊的Esslingen埃斯林根小鎮(zhèn)在2019年應(yīng)運(yùn)而生。該試驗(yàn)街區(qū)是以氫能供能為目標(biāo)價(jià)值的試驗(yàn)街區(qū)。其核心是一個(gè)面向未來(lái)的整體能源概念,包括聯(lián)網(wǎng)的能源系統(tǒng)和一個(gè)生產(chǎn)和使用綠色氫氣的研究項(xiàng)目。作為六個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目之一,該街區(qū)正得到BMWi資金優(yōu)先項(xiàng)目 "太陽(yáng)能建筑/節(jié)能城市 "的支持,資金量約為1200萬(wàn)歐元。
占地120,000平方米的新建筑區(qū),包括450套公寓(外加辦公和商業(yè)空間,以及埃斯林根應(yīng)用科學(xué)大學(xué)的新大樓),正在作為一個(gè) "氣候中立 "區(qū)而建設(shè)。
3
居民區(qū)層面的能源概念
該街區(qū)的核心是一個(gè)具有網(wǎng)絡(luò)化能源系統(tǒng)的能源概念和一個(gè)生產(chǎn)和使用綠色氫氣的研究項(xiàng)目。作為六個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目之一,該街區(qū)得到了約1200萬(wàn)歐元的支持,這是聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)和氣候保護(hù)部(BMWK)"太陽(yáng)能建筑/節(jié)能城市 "優(yōu)先資助項(xiàng)目的一部分。該能源概念由三方共同規(guī)劃、資助和實(shí)現(xiàn)--成立于2019年的Polarstern Erzeugungs GmbH、埃斯林根市和Norbert Fisch教授創(chuàng)辦的綠色氫氣埃斯林根有限公司。
EGS-plan工程公司的首席執(zhí)行官幫助制定了整體的能源概念,并協(xié)調(diào)了建筑技術(shù),包括氫氣發(fā)電。該區(qū)是城市未來(lái)能源使用的典范和展示項(xiàng)目。每個(gè)居民在埃斯林根區(qū)生活和行動(dòng)的二氧化碳排放量每年不到一噸。該能源中心自2021年底以來(lái)一直在試運(yùn)行。
建筑屋頂上都裝配了光伏系統(tǒng)。所產(chǎn)生的電力用于供應(yīng)住戶,用于電動(dòng)汽車(chē)和電解氫。
該項(xiàng)目與早期方法的不同之處在于從單個(gè)建筑到鄰里解決方案的步驟,即到一個(gè)系統(tǒng)的解決方案,其中電力、供暖、制冷和移動(dòng)部門(mén)的耦合是一個(gè)目標(biāo)。與之前的組成部分(光伏、熱泵、熱氣密性建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、熱分配網(wǎng)絡(luò))相比之下,新的組成部分是綠色氫氣的生產(chǎn)和銷售,它被輸入天然氣網(wǎng)絡(luò),未來(lái)將通過(guò)H2管道直接供應(yīng)給工業(yè)和交通。能源系統(tǒng)的核心是一個(gè)安裝在街區(qū)地下的電解廠,它每天最多生產(chǎn)400公斤氫氣或每年80噸。該項(xiàng)目的獨(dú)特之處在于,電解過(guò)程中產(chǎn)生的熱量被用來(lái)向周?chē)ㄖ峁囟燃s為65攝氏度的熱量,這大概占綠色電力所提供熱量的30%。電解氫的利用率通常為60%至65%左右,計(jì)劃將提高到80%至85%左右。這是該項(xiàng)目的核心。
9.80米長(zhǎng)的H2儲(chǔ)罐被埋在地下,是分配氫氣之前的暫存地。
部分綠色電力來(lái)自于安裝在各個(gè)建筑上的光伏系統(tǒng)(約為1.5兆瓦),這些建筑的太陽(yáng)能利用率達(dá)到了最高。太陽(yáng)能電力主要用于供應(yīng)居民(租戶用電)和電動(dòng)汽車(chē)。剩余的電力(約20%至30%)用于電解,以生產(chǎn)綠色氫氣。大約70%的氫氣生產(chǎn)用電來(lái)自于本地的風(fēng)力渦輪機(jī)。根據(jù)BMWK在春季宣布的目標(biāo),光伏發(fā)電將從現(xiàn)在的60千兆瓦擴(kuò)大到2030年的215千兆瓦。即使德國(guó)的電力消耗從現(xiàn)在的約550 TWh/a增加到2050年的1,000 TWh/a,在未來(lái)幾十年內(nèi)也會(huì)有大量的綠色電力剩余。2021年11月,我們?cè)跒榈聡?guó)房地產(chǎn)業(yè)撰寫(xiě)的論文中指出,并以數(shù)字證明,為了實(shí)現(xiàn)氣候目標(biāo),即每年20至22千兆瓦的光伏增加率,未來(lái)至少有三分之二的光伏系統(tǒng)必須建立在室外表面。屋頂上的潛力(新建筑和現(xiàn)有建筑加起來(lái))遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。這一發(fā)展證實(shí)了"我們正在成為一個(gè)電力社會(huì) "的說(shuō)法。
電解制氫設(shè)備是能源中心的亮點(diǎn)。它每天將剩余的可再生能源電力轉(zhuǎn)化為大約400公斤的氫氣。在政府的資助下,目前氫氣的銷售價(jià)格為每公斤8至9歐元。
項(xiàng)目核心關(guān)鍵詞:
.屋頂光伏系統(tǒng)供電制氫,且部分用于電動(dòng)汽車(chē)充電。
.街區(qū)內(nèi)設(shè)有獨(dú)立的能源站,裝配電解制氫設(shè)備。
.電解制氫過(guò)程中產(chǎn)生的熱量為建筑供熱。
.地下埋有儲(chǔ)氫罐,作為氫能分配之前的臨時(shí)儲(chǔ)存地。
.生產(chǎn)出來(lái)的綠氫重新用于建筑供能。
.多余氫氣輸入市政管道供宏觀調(diào)配。
該試驗(yàn)街區(qū)于2019年開(kāi)始建設(shè),截止到2022年共生產(chǎn)綠氫6702kg。是建筑終端自給自足,碳中和的示范街區(qū)。
該項(xiàng)目為氫能產(chǎn)業(yè)園配套住宅,封閉場(chǎng)景應(yīng)用,小場(chǎng)景氫能產(chǎn)業(yè)閉環(huán),新能源在建筑以及城市規(guī)劃中的應(yīng)用提供了非凡的參考價(jià)值。
該項(xiàng)目也是香橙會(huì)“2023年德國(guó)/歐洲氫能產(chǎn)業(yè)考察之旅”中的一站。香橙會(huì)2023年德國(guó)/歐洲考察之旅詳細(xì)信息即將發(fā)布。
原文標(biāo)題 : 氫能小鎮(zhèn)怎么建?看德國(guó)埃斯林根氫能小鎮(zhèn)
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