登录
 机构网站
  1. 首页
  2. 情报产品
  3. 快讯详情

《燃料成本和基础设施是氢燃料内燃机行业发展面临的挑战》

  • 来源专题：工程机械与高端装备
  • 编译者： 赵卫华
  • 发布时间：2024-07-24

  • Interact Analysis 的研究显示，全球氢内燃机 (H2 ICE) 行业正显示出增长迹象，但需要克服一系列关键障碍才能实现车辆的大规模采用。阻碍该行业蓬勃发展的关键障碍是燃料成本高昂以及缺乏足够的基础设施来支持市场扩张。

    Interact Analysis 报告称，尽管速度缓慢，但该行业正在开始扩张，并预测到 2030 年，每年注册的新 H2 ICE 汽车数量将达到 13150 辆，占每年售出的百万辆汽车的一小部分，到 2040 年，这一数量将急剧增加到每年 100000 多辆。

    除了燃料成本高和缺乏促进行业蓬勃发展的基础设施等问题外，还有一系列工程挑战阻碍了氢燃料内燃机汽车的广泛普及。其中最突出的是预燃（尤其影响进气道燃料发动机）和由于缺乏润滑导致的喷射器寿命短，目前仅为 1000 多小时。

    然而，Interact Analysis 最新的氢内燃机市场报告显示，专家们认为重大技术发展是可能的，或者已经实现，以解决关键的工程挑战。这些挑战包括预燃和喷射器寿命短，以及其他问题，例如泄漏、脆化和发动机重新设计的需要。事实上，有一个长期目标是将喷射器的成本（目前约为 1000 美元）降至尽可能接近 100 美元。

    Interact Analysis 首席分析师 表示：“虽然 H2 ICE 在克服技术和立法障碍方面似乎处于有利地位，但它面临的市场挑战更加困难，尤其是燃料成本高昂。由于卡车和公共汽车的效率较低，H2 ICE 每英里的成本甚至高于燃料电池，而越野机器的成本因应用而异。此外，还存在与必要基础设施的成本和可用性相关的其他问题。我们距离该行业的全面商业化还有一段距离，预计到 2035 年及以后，氢燃料汽车的总拥有成本仍将高于柴油电池电动汽车。”


  • 原文来源：https://interactanalysis.com/fuel-costs-and-infrastructure-pose-challenges-to-overcome-for-growing-hydrogen-ice-industry/
35浏览量
原文链接
相关报告

  • 《国际可再生能源署分析先进生物液体燃料发展面临的挑战》
    • 来源专题：中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者：guokm
    • 发布时间：2020-03-23
    • 国际可再生能源署（IRENA）发布《先进生物燃料：所受阻碍》 报告，调查分析了目前先进生物液体燃料发展面临的障碍。报告基于对行业主管和决策者的调查，指出了先进生物液体燃料在快速促进交通脱碳方面的潜力，分析了先进生物液体燃料的投资障碍和促进其发展的途径，并为决策者提出了建议。主要内容如下： 　　生物液体燃料是快速实现碳减排的重要选择，但其面临投资下降的严峻挑战。生物液体燃料可直接使用燃料分配基础设施，并可应用于各种交通工具而无需做出改造，因而可以迅速应用以实现减排效果。同时，生物液体燃料也是航空、船运及重型卡车化石燃料的实用替代选择。根据IRENA的预测，到2050年生物液体燃料消费量需大幅增长，从2016年的1300亿升增加至2050年的近6500亿升。这意味着除了巴西、欧洲及美国等现有市场外，还需要在非洲、亚洲及南美洲发展新的增长性市场。第一代生物燃料的投资已经达到连续两年新增产能超过150亿升，但自2011年以来，对先进生物燃料的投资一直呈下降趋势。 　　监管不确定性是最主要的阻碍。由于交通运输生物燃料的监管框架在不断变化，过去十年来投资活动一直停滞不前，尤其是在欧洲。2009年以来出现了三次重要立法，包括可再生能源指令（2009）、间接土地利用变化指令（2015）和修订的可再生能源指令（2018）。每次立法均经过2-3年的讨论，在颁布后各成员国又需要将欧盟立法转变为国家立法。频繁的变动使得难以预测市场的未来，因而影响了投资决策。项目开发人员需要在未来5-12年的假设基础上，对原料和燃料市场做出决策，尤其是要使新技术达到商业成熟还需要时间。尽管如此，调查显示欧盟修订的可再生能源指令（将于2021年生效）将鼓励投资者的信心。美国《能源独立与安全法案》制定的可再生燃料标准为生物燃料公司的运营提供了更可预测的框架（从2009年到2022年），使美国成为全球生物燃料领先国家，产量占全球近一半。但对修改或取消《能源独立与安全法案》的尝试，以及美国国家环保局（EPA）针对可再生燃料标准的各方面法律程序及某些豁免权的规定，都给未来市场带来了不确定性。 　　与其他可再生能源相比，创造有利于先进生物燃料的投资环境需要更为细微和多方面的监管。先进生物燃料的产业规模仍然很小，不考虑利用废物生产生物柴油的生产商，只有大约30家公司进行先进生物燃料生产。这一产业也相当分散，因为不同公司掌握了不同的转化工艺，但生物燃料主要分为两类：混入汽油的纤维素乙醇和基于加氢处理植物油的可直接使用生物燃料（drop-in biofuels）。可直接使用生物燃料是交通运输行业脱碳的关键要素，可用于重型卡车、船运和航空领域的脱碳，加氢处理植物油生产技术为其提供了一种行之有效的途径。目前加氢处理植物油已经实现了大规模生产和商业化，但其长期业务扩展受到了废油和脂肪基原料的限制。因此，需要加强基于废料的原料收集，同时还需种植油料能源作物以开发可持续替代品，以及寻求先进燃料的木质纤维素转化途径。在生产木质纤维素乙醇和采用热化学途径（热解和费-托法）的工业领域中，当今运行的许多设备都是此类设备中的首创，通常产生于初创企业中。因此，代表这些技术途径的许多项目发起人都对其设施融资和可靠运营感到担忧。 　　推广先进生物燃料的方法众多。技术中立的燃料标准受到大多数行业高管的欢迎，如美国加利福尼亚州和巴西的标准。加州经验成为了一个正面案列，该州立法造就了行业的持续稳定性，提升了项目开发商的信心。此外，它还明确促进了运输业燃料的来源多样化，以致大幅增加了对乙醇、可再生柴油、生物甲烷和电力的使用。基于碳中性燃料的政策为先进生物燃料提供了公平竞争的环境，更直接的基于税收或义务的监管体系也可能有效，尤其是对于刚开始推广先进生物燃料的国家。由于采取对生物燃料免税、对化石燃料征收高额碳税和能源税等措施，使得到2017年生物能源在瑞典交通运输行业的份额达到20%。 　　运输部门的脱碳应该同时采用几种燃料替代方案，而不是只采用一种总揽式的方案。行业代表对运输部门的脱碳提出了平衡的看法，并对电动汽车、生物甲烷和生物液体燃料的重要性提出了不同的看法。大多数看法认为，先进生物燃料的总份额将保持相对较小的水平。航空代表着先进生物燃料的新兴市场，但行业对其未来的市场份额持悲观看法。 　　除非监管机构针对纤维素乙醇制定特殊的促销措施，否则在衰减的市场中，将面临来自第一代乙醇生产商不平衡的成本竞争。由纤维素原料制成的乙醇是标准燃料乙醇，目前主要与汽油混合使用。由于传统发动机效率提升和道路运输日益电气化，未来化石燃料的消耗将下降，因此应推进乙醇需求应逐步与化石燃料消耗脱钩。对此，监管机构应促进高乙醇混合和灵活燃料汽车。然而，要确保纤维素乙醇生产的可持续需求，就需要采取列入强制性燃料清单或单独定价等方法。 　　当前的补贴水平以及融资成本和可获得性也是重要障碍。先进生物燃料转化技术非常接近商业化。在运营的炼油厂正在示范许多创新的工艺概念，大规模部署先进生物燃料已经做好了技术准备。但是，对这些选定技术的直接支持，尤其是对使用木质纤维素和热化学途径进行的首个预商业化项目的风险融资至关重要。 　　行业内对估算温室气体排放、土地利用变化和间接土地利用变化方法的准确性和可靠性表示怀疑。需要更加一致的认证体系以验证其产品的可持续性。引入可持续性标准及认证方案是一种积极的进展，推动了先进生物燃料的市场。但是，政府和媒体对先进生物燃料的总体了解并不深入。 　　决策者应制定明确的最佳实践政策，以长期支持先进生物燃料的部署。应确定足够高的目标以激励用户将先进生物燃料作为燃料选择。当前生物燃料主要市场以外的各国政府可以在谨慎考虑已知的障碍基础上，制定大胆、长期有效的政策以促进先进生物燃料的可持续增长，从而避免过去的错误。
    74浏览量
    原文链接

  • 《美国乏核燃料“后处理”面临的挑战》
    • 来源专题：能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者：guokm
    • 发布时间：2021-12-27
    • 《国际核工程》杂志网(NEI)十月初发文，报道了安德鲁·图尼克利夫(Andrew Tunnicliffe)与美国核学会(ANS)主席蒂文·内斯比特(Steven Nesbit)和美国核学会(ANS)公共政策委员会副主席斯文·贝德(Sven Bader)的谈话[1]。主题是在美国，随着用过的核燃料(又称乏核燃料)不断堆积，除了深地处置外，从未像现在这么迫切需要寻找另一解决方案。谈到如何从技术上帮助解决这个问题，以及现在监管机构需要做些什么，以避免未来更大的问题。他们一致认为，不利的经济、监管方面的不确定性和过去的决定等因素，继续阻碍对用过的核燃料进行商业后处理，而新一代核反应堆即将问世，从这个意义上说，更加迫切地需要制定一项规则决议。内斯比特说，“如果最终要在美国大规模采用再循环或后处理技术，就必须在经济、安全和价值主张的基础上自立。” 用过的核燃料目前在反应堆现场的干桶储存，等待临时的综合储存或最终处置解决方案。 今天美国用的所有的铀，几乎全进口，大多来自加拿大和澳大利亚。 然而，在上个世纪中叶，美国曾享受铀矿开采的某种繁荣。除了生产铀，还走上核燃料后处理的道路。在西谷，有一家商用设施在运营，另外两个正在建设：通用电气在伊利诺斯州的莫里斯厂(Morris)和联合核服务公司(Allied-General Nuclear Service)在南卡罗来纳州的巴恩韦尔再处理厂。但是，这种情况仅仅持续到20世纪70年代末。 至于什么导致后处理减少，有很多争论。某些行业观察人士认为，就是经济;另一些人则认为，是缺乏政治意愿;但大多数人认为，是核不扩散，当时恰值冷战最危险期。很可能是这些，甚至更多。 西谷示范项目是美国唯一的商用后处理厂 应该说，目前美国正在进行后处理，只是规模很小，而且主要是在能源部(DOE)拥有的乏核燃料设施中。这种并非商业的后处理，不受核管理委员会(NRC)的监管。 今天阻碍商业后处理的，仍然是多个错综复杂的问题。2021年6月，《催化剂》杂志的一篇文章发问，“美国为什么不再后处理乏核燃料?” 这就是说，这个问题是“政治问题”，但美国核学会(ANS)公共政策委员会副主席、奥拉诺联邦服务有限责任公司(Orano Federal Services)技术顾问斯文·巴德(Sven Bader)不同意这个说法。对他来说，争议点主要是经济因素，但解决问题必须包括减少投资的不确定性，就是要解决过时而笨拙的监管构架。他说，监管机构“制定规则的资源数量有限”，再加上，采取行动需要时间。 1977年，当时的总统卡特停止进行商业后处理，因为担心核扩散。恰好四年后，里根总统推翻了这个决定。尽管里根废除了原来的决定，但实际做法并没有真正获得支持，主要因为经济。 巴德说，“目前美国不做任何商业后处理，主要是经济上的各种原因。只是我们开采、转化、浓缩和研磨的原材料没有竞争力。” ANS核学会主席、LMNT咨询公司总裁史蒂文·内斯比特(Steven Nesbit)也认为，今天的情况是上个世纪70年代做出决定的结果。他说，“当你回到过去，你可以说，其他大多数有核国家都把后处理纳入其燃料循环通道，英国和法国一直在走这条路。”“美国做出不同的决定，所走道路不同，既不再循环也不后处理。”里根推翻的那个决定，给现在的美国奠定了基础。 据内斯比特说，铀的成本相当低，再加上处理装置的研发成本相当可观，一直令人望而却步。他说，“这是上个世纪70年代的决策和当今经济形势结合。后处理设施的建造成本非常昂贵，要是铀价格足够低的话，可以‘从零开始’而且更便宜，那就很难找到再循环燃料并回收这种材料的经济正当性的理由。” 另一个重大障碍是监管环境的不确定性。核能的利益攸关方开始对目前的形势表示不满。制定规则的工作在进行中，但这个过程一直非常缓慢，而且证明是这个部门演进的重大障碍。实际上，这个进程基本上停滞了，使许多人不敢着手这个进程。 巴德说，这种不确定性一直证明，投资者目前不愿承担巨大的风险。他提请注意，他所说的法规中的“差距”已存在多年，例如，“要求在10年内把产生的任何高放废物作为后处理的组成部分，放入处置库”。他说，“如果有个可用的处置库，那好极了;但没有处置库，就是个巨大的风险，也是眼前的挑战。” ANS与能源解决方案公司、核能研究所和西屋公司一样，去年还敦促NRC加快其工作进程。ANS执行董事兼首席执行官克雷格·H皮尔西(Craig H Piercy)在给NRC的一封信中说，“任何有意义的、显著减少空气污染和碳排放的努力，都必须包括让核能发挥巨大、长期和可持续的重要作用。” 他补充说，随着反应堆技术的进步和核燃料的可用性，尽量减少核废物是“确保核能长期可持续性的关键因素”。他在信中说，“制定规则是个审慎的过程，重要的是提交任何许可证申请之前建立一个综合的监管构架。”此外，完善的后处理规章制度会支持未来的各种选择、潜在的创新、用过的燃料管理，以及利用先进堆的清洁能源生产。 内斯比特认为，先进堆越来越强烈地要求制定某些规则。他说，“我们ANS的立场是，不仅关注当前的核技术和电力，而且要着眼未来。我们看到了希望在未来十年左右、或许与先进堆相结合的部署后处理和再循环设施的可能性。” 内斯比特说，2020年写给NRC的信，反映了这个现实和对可行框架的需求。“虽然并不立即要确定监管架构，但我们认为是时候了，必须提前做准备。如果NRC将来再确定监管框架，美国就不可能在各地涌现大量再循环设施，但必须这么做，也希望他们继续做。” 先进堆的前景是真实的。据估计，目前仅在美国就约有75个先进堆概念。鉴于快堆有重新利用乏核燃料的能力，越来越有吸引力。随着最新技术从研发转向商业化，能使供电商在现场重复利用少量乏燃料。巴德对此特别满怀希望，认为这种技术甚至能解决NRC制定规则中面临的某些挑战。 然而，两人都认为，乏燃料再循环的一个重要理由是“代际”不公平。巴德说，“有些事情，我们谈论不多”，“我们现在生产核废物，却留给下一代处理。”内斯比特赞同并补充说，今天处理这个问题才是正确的做法。 美国不伦瑞克(Brunswick)核电厂的核燃料储存 然而他说，到目前为止，美国安全有效地储存核废料，在某些方面，解决了最终处置的障碍。“多年来，我们一直在安全、可靠地管理核燃料，今后还会继续这样做。”因此他警告说，“没有确凿的证据表明我们明天必须解决它，但这是问题的一部分，因为它给了人们把问题拖下去的机会。” 要使后处理成为美国及其核燃料循环的下一个前沿，还有很多事情要做。NRC必须采取有意义的步骤，改进监管框架，而后处理必须变得更加经济。内斯比特警告说，“如果最终要在美国大规模采用再循环或后处理，就必须在经济、安全和价值主张的基础上自立。” 然而巴德认为，反应堆技术的进步可能很快就会创造出这种环境。他说，“许多新概念都着眼于先进堆和快堆，它们都能燃烧再循环的MOX燃料。” 他还关注另一个要素。就是他把美国及其目前选址储存的大量乏燃料，比作沙特阿拉伯王国及其丰富的石油储备。他说，“我们有8万吨……如果需要的话，我们有足够的资源可以利用。”不管怎样，这种“资源”都会发挥某种作用。在极端气候意识觉醒的时代，在重复利用成为“时尚”的时代，为什么不把我们能利用的所有东西，都从乏燃料中提取出来? 俗话说，“一个人的垃圾，是另一个人的宝藏”，这是真理。 结语 大凡有核国家，都有核废料和核废物处理或处置问题。这既是政治问题，也是经济问题，甚至还有代际公平考虑，处理起来比较复杂。但经济考虑是主要的。 站在国家立场，既要考虑政治，也要考虑技术和经济，尊重技术和经济专家的意见。美国在这方面走在世界前面，商用核废料和核废物采取地面暂存政策，有问题，但问题不大。英国因技术原因(镁铝包壳燃料元件)，法国、日本设想压缩乏核废料的体积，走上后处理-再循环的道路。现在看来，关键是“湿法”后处理-再循环，技术、经济问题较多，湿法工艺的成本是高温后处理工艺的7倍[2]。 世界各国都在探索“干法”后处理-再循环，但MOX工艺、快堆或热谱堆内再循环没有取得实质性进展，燃料制造工艺在经济上还难于承受…… 目前只有第四代先进快堆和微堆技术，换料周期长，甚至寿期不换料，特别是熔盐快堆的乏燃料“干式”后处理-再循环技术透露出希望[3]。如经实验证实工艺简单，标准是“经济、安全和价值主张基础上自立”，才能在气候危机、减排、能源转型的关键时刻，在经济上拉核能一把。 资料与注释： 1 Andrew Tunnicliffe, Regulating change–the challenge facing US reprocessing, NEI, 6 October 2021 2 Paul Day, High costs, proliferation concerns feed doubts over waste recycling, Reuters Events, Nov 24, 2021 3 例如，美国奥克劳公司(Oklo)的奥罗拉(Aurora)微堆设计，运行寿期20年内不换料;英国Moltex能源公司的SSR-W，平准化能源成本(LCOE)的平均成本估计值为 $44.64/MWh，远低于EIA对新燃煤和燃气发电机组的成本预测;美国Elysium公司的高温后处理工艺，成本低于浓缩铀。
    348浏览量
    原文链接