22/14 天然气、氢、氨,德国未来能源将来自哪里?(朱宇方)

发布时间:2022-08-12浏览次数:69

天然气、氢、氨,德国未来能源将来自哪里?

德国不仅需要摆脱对俄罗斯天然气的依赖,还需要摆脱对所有化石燃料的依赖。替代能源的价格是否负担得起?它们又将如何运抵欧洲?

阿尔及利亚将是一个完美选择。这个国家在地理位置上可谓近在咫尺,拥有巨大的天然气储量,甚至还有通往西班牙和意大利的管道。阿尔及利亚有可能成为席卷欧洲的能源危机的赢家,它只需要增加产量,就皆大欢喜了。阿尔及利亚人将从高企的天然气价格中受益,而欧洲人,尤其是德国人,终于又能摆脱掉一点对俄罗斯天然气的依赖。

位于红褐色沙漠中央的哈西鲁迈勒气田拥有巨大的天然气厂,它的规模在非洲数一数二。这是一个由11,000吨钢材、36,760立方米混凝土和25,000吨管道建造起来的庞然大物。天然气通过管道输送到地中海沿岸,然后再从那里输送到意大利、西班牙和葡萄牙。欧洲近13% 的天然气进口来自阿尔及利亚。人们刚刚在哈西鲁迈勒附近发现了一个新的储气层,将从今年11月起开始开采天然气。据估计,阿尔及利亚有一半的气田尚未开发。

阿尔及利亚可以成为德国新的能源战略的基石——这体现在两个方面。一方面,它可以终结对俄罗斯天然气的依赖;另一方面,有朝一日,天然气将会被利用太阳能制取的绿色氢所取代。为了满足欧洲大陆,尤其是德国工业对能源的巨大需求,必须同时考虑到这两个方面。因为有一点很清楚,即使未来每一块地里都装上风力发电机,每个屋顶都有太阳能系统,德国也仍将是一个能源进口国。现在有460亿立方米的天然气需要寻求替代,这个能源量大约相当于为2000万户独栋住宅供暖一年。

但对于提高产量,哈西鲁迈勒气田的经营者却非常谨慎。因为如果想要显着提高产量,就必须进行长期投资。哈西鲁迈勒气田短期内无需额外投资就可以增加的那部分产量已经承诺给了意大利。如果德国想要阿尔及利亚供气,就必须签订长期合同,这样才值得气田经营者进行长期投资。在过去几年中,当来自俄罗斯的廉价天然气灌满了欧洲的储气罐,做这样的投资并不划算。

阿尔及利亚并不完全是投资者的天堂。这个国家的国家结构不透明,官僚作风臭名昭著,项目有时可能需要两倍于原计划的时间。国家部委的部长们几乎没有发言权,真正的权力掌握在幕后的军事将领们手中。过去,因为有来自俄罗斯的天然气,欧洲对阿尔及利亚并不感兴趣,但现在,欧洲人,尤其是渴望天然气的德国人就必须在阿尔及利亚解决现实问题。

2020年,一项新的法律生效,简化了外国投资者的准入。现在,有关修建第二条通往意大利的输气管道的计划也已经在讨论中。阿尔及利亚希望意大利成为从非洲到欧洲的天然气出口中心——当然是由阿尔及利亚供气。由于阿尔及尔和拉巴特之间的争端,一条经由摩洛哥通往西班牙的输气管道处于停滞状态。阿尔及利亚现在通过另一条管道将天然气直接输送到西班牙,这样摩洛哥就一无所获。

与此同时,在阿尔及利亚,由于年轻人口不断增长,天然气的消费量也在增长。目前,阿尔及利亚专门设立了一个部门推动当地电力生产向替代能源转向——这将释放更多的天然气资源用于出口。

但这一切都需要数年时间,德国可能没有这个时间。北溪1号管道关闭进行日常维护之后,虽然又开始恢复供气,但没有人知道普京打算供多少气,是否足够德国撑过下一个冬天。企业咨询公司BCG的一项研究表明,德国可以在2023年冬季之前完全摆脱对俄依赖,从俄罗斯以外的来源获得足够的天然气满足自身需求。但要做到这一点,德国就必须进口大量液化石油气并充分利用一切节约能源的可能性。德国等不及阿尔及利亚,或者埃及,虽然近期已经与其达成协议。或许解决方案还是在美国,在有着潮湿沼泽的路易斯安那州,在墨西哥湾的亚瑟港附近?美国天然气公司Cheniere在那里经营着世界上最大的液化天然气终端。

液化天然气是德国在冬天可靠取暖的希望。路易斯安那州和德克萨斯州之间的边境地区掀起一股天然气热潮。目前,Cheniere生产的75% 的液化天然气被运往欧洲。一年前,这个比例只有目前的一半。

不久前,美国的天然气工业还很不受欧洲待见,德国尤其不想与它有任何瓜葛:无论是特朗普还是拜登领导下的美国政府都曾想要阻止俄罗斯北溪2号管道的建设和使用,这被认为是彻头彻尾的保护主义,为肮脏的美国页岩气行业牟利。现在,情况变了。

不幸的是,德国对液化天然气的新需求与联邦政府的能源转型并不完全匹配。与陆路运输的天然气相比,液化天然气产生的二氧化碳更多,因为它需要用油轮运输,驶过半个地球。而终止于萨宾山口的管道来自落基山脉以东的各个地方——宾夕法尼亚州或德克萨斯州西部的页岩气产区。那里的生产商仍然不愿投资新井和管道。许多公司在新冠疫情期间因天然气价格暴跌而破产。

这种情况应该很快就会改变。行业咨询公司Rystad Energy的分析师预计,到2030年,美国液化天然气行业的产能将翻一番。液化天然气销售商Pintgen还预计,如果天然气价格保持在近几个月的创纪录价格附近,该行业将再次迎来投资热潮。

美国页岩气行业很清醒地认识到,对欧洲人来说,这只是一种过渡性能源,并非欧洲未来的长期解决方案。Cheniere主要的长期客户都在亚洲。Cheniere的这些在日本和韩国的客户目前正在将大量液化天然气转运到欧洲,因为那里的价格较高。Pintgen认为,如果有一天欧洲不再需要液化天然气,油轮就会驶往相反的方向——完全无需内疚。亚洲国家通常用液化天然气取代煤炭,因此存在长期需求。

欧洲能源需求总量的八分之一通过鹿特丹港这个物流中心到达欧洲大陆:石油、天然气、煤炭。未来,以气候中性方式生产的大量绿色氢也将运抵这里。至少,雄心勃勃的荷兰人是这样计划的。他们的新目标是成为欧洲的“氢能枢纽”。他们对此已经有非常具体的计划。

未来几年将在这里建造多达7个所谓的氢终端:为来自世界各地装载着的货轮绿色氢或绿色氨的运输船只提供泊位,氨通常在运抵现场直接被转化为氢。为此,将建造四个电解氢工厂:每个工厂的规模至少是目前欧洲最主要生产设施的20倍。大部分氢将通过数百公里长的管道向东输送,输送到德国。

鹿特丹计划到2050年形成年处理2000万吨氢的能力,其中近三分之二用于出口,大部分将供给大量需要能源的邻国德国。鹿特丹是否能实现这样的目标,目前并不能确定,但至少他们已经有了清晰的愿景,有了合作伙伴,而且已经开始着手推进。汉堡和其他德国港口还远远没到这一步,尽管德国工业比几乎任何其他国家都更迫切地需要氢。因此,如果有朝一日进入氢能时代,鹿特丹很可能将成为德国的能源中心。

鹿特丹港经理提醒人们,不能低估氢的运输量。目前,每年越1亿吨原油通过鹿特丹这个欧洲最大的港口运输。如果其中的一半用氢来替代,按照等值能量换算,这相当于2000万吨氢。

计划中的通往德国的输氢管道将直接建在现有的从鹿特丹经芬洛到杜伊斯堡、科隆和路德维希港的输油管道旁边或上方。这条能源走廊是几十年前布局的,无需规划全新的路线,无需购买地产,审批程序可能也不会像建造一条新走廊那样耗时。目前计划在2027年完成从鹿特丹通往德国的氢气管线。

鹿特丹港和69个产业界的合作伙伴希望到2030年能为欧洲提供460万吨氢,其中400万吨来自海外。这意味着一天大约需要有三艘运氢船到港。为此,全球需要数倍于现在的运送氨和氢的船只。

氢能是德国是否能够彻底摆脱天然气的关键所在。这不仅仅是对俄依赖的问题,而是涉及到是否能实现气候目标以及如何重塑德国这个全球重要经济体的能源结构——既要满足产业对能源的巨大需求,又要实现二氧化碳中性。

德国为此所需要的氢能的量是世界上任何地方都无法生产的。除了美好的愿望和数千亿欧元的投资外,这首先需要能够生产和出口绿色氢能并愿意转变其能源产业的国家。

一些以化石燃料为基础的国家,如阿拉伯联合酋长国,也走在了探索氢能的道路上。阿联酋有近1000亿桶的原油储量,全球排名第八,天然气储量近6万亿立方米,排名第九。这使得阿联酋成为颇受欧洲青睐的伙伴。今年春季,德国的联邦经济部长哈贝克(Robert Habeck)来到阿拉伯半岛寻找能源供应。在来到阿联酋之前,他先去了卡塔尔,希望从卡塔尔获得更多液化天然气。

卡塔尔完全致力于化石燃料,而阿联酋则表现得与邻国不同。虽然,阿联酋目前仍主要生产石油和天然气,但在德国面前,这个国家希望超越自己有限的自然资源,成为可再生能源方面的未来合作伙伴。按照计划,到2030年,德国25%的绿色氢能将产自阿联酋。阿联酋还希望能围绕氢能的生产、转化、存储和运输建立一条完整的产业链。

阿联酋雄心勃勃的计划并非空中楼阁,两三个月后,第一批氨就将运抵威廉港。这批氨是由所谓蓝色氢制成的,也就是从天然气中获取的氢,所产生的二氧化碳被捕获并封存于地下。阿联酋计划在不远的未来用太阳能生产氢。

西门子能源等德国企业已经与阿联酋建立了合作伙伴关系,因为这里有充足的阳光和空间,全球最大的太阳能电场就建造在这里。这里生产太阳能电力的成本仅1.34美分/千瓦时,低于全球任何其他地方。以这样的电力价格,氢能生产将是可以盈利的。一旦形成商业规模,氢能将能够实现在驱动经济运转的同时保持气候中性这个重大目标。

但为了解决能源的燃眉之急,德国的注意力其实仍然集中在石油和天然气这样的传统化石能源上。德国的油气勘探开发公司Wintershall正在建造十个人工岛来扩大巨大的Ghasha气田的产量。阿联酋国有石油和天然气公司ADNOC将投资1320亿美元进行勘探。

在德国,绿色氢能曾被认为是能源转型中的“香槟”:太贵、难以获得、可能的用途太少。但自乌克兰战争以来,这种观点发生了变化:德国工业必须尽快摆脱对俄罗斯天然气的依赖。但高炉、玻璃厂和水泥厂无法像汽车那样使用电力。为此,欧盟也提出了具体目标:到2030年,欧盟应该有2000万吨绿色氢,这是之前目标数量的两倍。这其中的一半必须进口,因为欧洲缺少绿色电力和电解槽。

长期以来,澳大利亚因为距离遥远而几乎没后被视为欧洲的能源合作伙伴:一艘货轮从澳大利亚东部的格莱斯顿行驶到鹿特丹需要55天。不过,一项德国-澳大利亚联合进行的可行性研究得出的结论驳斥了这种看法:澳大利亚到欧洲的运输成本并不算高,它仅占到总成本的5%7%左右。因为澳大利亚生产廉价绿色电力的条件可谓得天独厚,它拥有数千公里的海岸线、充足的阳光和风力。澳大利亚利用可再生能源制备氢能潜在产能的4.5%就足以满足德国目前的全部初级能源消耗。

德国的未来还在于像吉布森岛这样的地方,这是一个距离港口城市布里斯班市中心15分钟车程的工厂。2024年夏天,这里将首次以工业规模生产绿色氨,使用的是用风能和太阳能而非化石能源制备的氢。这将是全球首秀。

在投产的最初几年,这里每年将生产约75,000吨氢,它们将就地被加工成氨。若干年后,吉布森岛工厂的产能将达到每年40万吨绿色氨。其中大部分将通过船只出口到欧洲,直接供应给化学和食品企业,或者转化为纯氢后供应给钢铁或水泥行业的客户。第一家客户已经确定:德国化学集团Covestro(科思创)。

两年前,德国工业界发现澳大利亚有可能成为绿色氢能的主要来源地。202012月,德国工业联合会(BDI)和德国国家工程院(Acatech)的科学家与澳大利亚合作伙伴共同创立了HySupply项目,以促进两国之间的氢能合作。德国人已经认识到自己必须抓紧时间,以免亚洲国家,尤其是日本和韩国,抢走宝贵的生态氢资源。德国的优势在于:德国在电解槽生产领域处于领先地位,没有蒂森克虏伯、林德和西门子能源的技术,澳大利亚也成不了大事。

世界上最大的氢能项目之一——亚洲可再生能源中心目前正在西澳大利亚海岸边的皮尔巴拉地区进行建设。建成后,那里每年将耗费26吉瓦使用风能和太阳能所发的电力生产160万吨绿色氢,电解槽产能为14吉瓦。相比之下:新联邦政府设定的目标是,到2030年在德国安装10吉瓦的产能。

新氢能热潮的代表人物是福雷斯特(Andrew Forrest)和他的企业Fortescue Future Industries (FFI)。在过去的19年中,这位前股票交易员和业余拳击手在肮脏的采矿作业中赚得盆满钵满,成为澳大利亚的铁矿石大亨和最富有的人之一。他被称为能源界的马斯克:口无遮拦、承诺响亮、乐于采取行动,不会因任何担忧和阻挠停下脚步。

Forrest现在希望使自己的企业成为能源转型的主要推动者和受益者。2020年,他创立了FFI,现在是全球氢能业务的主要参与者之一。与铁矿石一样,FFI希望从根本上降低绿色氢的生产成本——规模是其中关键。该公司宣称,欧洲可以用澳大利亚的绿色氢全面替代俄罗斯的化石天然气。到2030年,仅FFI每年就可以供应约1500万吨绿色氢。

然而,为了实现这个产量,到2030年,该公司需要约150吉瓦的电解槽产能和450吉瓦由风能和太阳能生产的电力。许多业内人士认为,即使在澳大利亚,这也是不可能实现的。在这一点上,FFI的确与特斯拉有些相似。

3月底,FFI与能源集团E.ON签署了每年向欧洲运送500万吨绿色氢的意向声明,2024年就将以20万吨绿色氨的形态向欧洲供应第一批氢。福雷斯特本人亲自前往柏林参加了公告仪式。但到目前为止,双方还未签署正式合同。

从这里就能看出,尽管氢能市场火热,但仍然存在巨大痛点。E.on必须首先在德国工业界找到买家。这并不容易,主要是因为没人知道未来一公斤绿色氢的价格会有多高。目前,绿色氨比用传统用天然气制备的氨便宜——这是由于目前天然气和液化天然气创纪录的高价。然而,供应合同通常为期十年,到那时绿色氨可能又会比天然气制备的氨贵得多。还有一个问题是,欧盟委员会至今都没有给出绿色氢的明确定义。

如果没有固定客户,澳大利亚的许多目前可能将只能流于纸上谈兵,而没有充足的供应,就难以形成长期有效需求,这是一个经典的先有鸡还是先有蛋的问题。联邦政府希望通过一种资助工具来解决这个问题,即通过拍卖将世界各地的绿色氢生产商和德国客户拉到一起,并提供36亿欧元用于抵消绿色氢与化石能源生产的氢之间的价格差异。这项名为H2Global的计划将于今年晚些时候启动。

不过,德国还没有为氢能革命做好准备。德国缺乏相应的基础设施,例如储运液氨的港口终端、可以将其转化为氢的工厂、运输管道。联邦经济部长哈贝克现在要在液化天然气终端、运输船舶和管道上投资数十亿美元,而非投资氢能网络。所以,在氢能方面,德国现在只能寄希望于鹿特丹港。

(本文编译自《明镜》周刊网站724日的报道。)