盡管太陽能和風(fēng)能的成本一直在穩(wěn)步下降，但可再生電力仍然存在一個基本問題。

不僅僅是當陽光照射或風(fēng)吹時，可再生系統(tǒng)才能發(fā)電。

一個同樣大的問題是，它們經(jīng)常在不需要的時候發(fā)電并且不能獲得好價錢。在風(fēng)力發(fā)電普遍存在的北歐，批發(fā)電價在大風(fēng)和低需求的幾小時內(nèi)定期降至零以下。它甚至發(fā)生在加利福尼亞的太陽能發(fā)電。

電池存儲是一種可能的解決方案，但如果電力需要存儲數(shù)周或整個季節(jié)，它的價格昂貴并且不太適合。

但斯坦福大學(xué)商學(xué)院的Stefan J. Reichelstein合著的一項新研究發(fā)現(xiàn)，部分解決方案可能在于使用剩余可再生電力制造純氫的混合能源系統(tǒng)。

氫是一種重要的商品，用于許多行業(yè)，從化肥到藥品，并且有一個完善的市場。氫氣也可以作為儲存電力的媒介，直到需要時為止。目前，大多數(shù)工業(yè)用氫氣是通過稱為“蒸汽重整”的工藝由天然氣生產(chǎn)的。但該工藝會導(dǎo)致二氧化碳排放。

德國已經(jīng)擁有約30個混合能源發(fā)電廠，這些發(fā)電廠利用太陽能或風(fēng)力發(fā)電場的剩余電力，將其輸送到依靠電解將水分子分解為氫氣和氧氣的電力 - 氣體工藝中。

類似的試點項目正在德克薩斯州出現(xiàn)，一家日本工業(yè)集團剛剛宣布計劃在猶他州建立一個大規(guī)模的清潔能源儲存設(shè)施，該設(shè)施將部分依賴可再生電力產(chǎn)生的氫氣。

問題是這種混合能源設(shè)施是否值得投資。氫銷售的額外收入是否足以證明對電力燃氣設(shè)施的投資是合理的?更加雄心勃勃的是，增加一個電力到天然氣設(shè)施能否使整個混合動力能源系統(tǒng)具有競爭力，即使可靠的發(fā)電本身不是?

氫化鉛筆嗎?

答案在很大程度上取決于氫和電的相對銷售價格 - 這兩者都是移動目標。

為了解決這個問題，Reichelstein與慕尼黑技術(shù)大學(xué)的Gunther Glenk合作，分析了德克薩斯州和德國將風(fēng)能與電力到天然氣設(shè)施相結(jié)合的能源系統(tǒng)的盈利能力。

Stefan J. Reichelstein說：“從投資者的角度來看，如果你的系統(tǒng)在價格低的時候發(fā)電，那就無濟于事了。”

氫價格根據(jù)銷售量而變化，大批量合同的價格較低。批發(fā)電價不斷波動，有時甚至大幅波動。他們在高峰需求時段攀登，例如炎熱的夏夜。然而，在太陽能電池板進入電網(wǎng)的區(qū)域的非高峰時段，它們會暴跌。

“從投資者的角度來看，如果你的系統(tǒng)在價格低的時候發(fā)電，那就沒有用了，”Reichelstein說。“你想找到不同的用途，所以你不必以低價出售它。這就是為什么許多人認為氫能在脫碳能源經(jīng)濟中發(fā)揮重要作用的原因：你不再依賴二氧化碳排放天然氣來生產(chǎn)氫氣，而且由于市場價格不利，有時不必出售電力可以為可再生能源帶來收入增長。 “。

Reichelstein和Glenk在這兩個地方收集了設(shè)備成本，氫價以及 - 最難的部分 - 每小時批發(fā)電價和風(fēng)力發(fā)電數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)。

他們的研究結(jié)果表明：即使氫氣每公斤售價至少3.50美元，這種混合能源系統(tǒng)也會破裂。在實踐中，Reichelstein說，這意味著如果氫氣可以出售給氫氣的中小型購買者，那么混合設(shè)施具有經(jīng)濟意義，他們通常每公斤支付4美元。

這些數(shù)字對于更大的氫氣客戶來說還不起作用，他們的價格接近3美元。

但Reichelstein和Glenk表示，這可能會在新的幾年內(nèi)發(fā)生變化，因為電解槽的價格一直在穩(wěn)步下降，并且隨著它們的廣泛使用而可能繼續(xù)下降。

“電解槽的成本正以與我們在可再生能源發(fā)電方面類似的方式降低，”Reichelstein說。“如果這種情況繼續(xù)下去，混合能源系統(tǒng)將大大推進可再生能源和無碳氫氣的商業(yè)案例。”