利用核能生产氢气可能不足以帮助核电站与可再生能源竞争。
美国中西部的核电站正在探索就地生产氢气的潜力，以降低成本并创造新的收入——这一举措也可能促进该地区不断增长的燃料电池产业。
能源部拨款将允许能源港(原第一能源解决方案)和Exelon使用他们各自核电厂的一部分电力，通过水解将水分离成氢和氧。氢可以用于各种各样的应用，包括燃料电池。燃料电池将氢和氧结合生成水，从而产生电能。
能源港在俄亥俄州橡树港的戴维斯-贝斯核电站的项目将花费大约1000万美元，据那里的机械工程师阿兰·沙瓦德说。他说，该公司与爱达荷国家实验室的项目合作伙伴还包括Xcel能源公司和亚利桑那公共服务公司。双方还计划在各自的发电厂建立试点项目。
Scheanwald最初计划在4月底的俄亥俄州燃料电池联盟2020年研讨会上谈论Davis-Besse项目。由于冠状病毒大流行，此次活动目前被重新安排在10月举行。
Exelon公司的发言人Lacey Dean说，Exelon公司也收到了类似的资助，在它的一个核电站建立了一个由核能产生氢气的项目。该项目输出的用途与Davis-Besse项目略有不同。
迪安说:“我们的目标是为内部核设施提供经济的无碳氢供应。”她解释说，由于其有利的传热特性，这种气体在涡轮发电机运行时有助于冷却发电机。她指出，氢气还有助于防止一些核反应堆组件的材料降解。
为什么要从核中提取氢呢?
将氢从水中分离出来的技术，叫做电解，早在19世纪就开始了。使用质子交换膜(PEM)的现代技术可以追溯到20世纪60年代。
然而，电解通常比从天然气中制造氢燃料更昂贵。这一过程产生的温室气体净排放量仍然比直接燃烧天然气产生的单位氢燃料电力要少。但是天然气的重整仍然会释放出一些二氧化碳。
用核能制造氢提供了避免温室气体排放的潜力，就像用太阳能或风能等可再生能源制造氢一样。相比之下，使用通用电网的电力运行电解将使用来自许多不同来源的电力。对于俄亥俄州和整个PJM电网地区来说，大部分能源来自化石燃料。
如果试点项目取得成功并最终扩大规模，它们还可能改善越来越缺乏竞争力的核电站的底线。
能源港戴维斯-贝斯电厂的Scheanwald说:“我认为这可以让我们继续运营这个电厂。”“它有助于推广我们已经生产的产品，我们将其提升到一个新的水平，用它来生产另一种产品。”
在戴维斯-贝斯的例子中，下一个水平可以让电厂从用于生产燃料的少量电力中赚取更多的钱，而不是在低需求时期将其输入电网。Scheanwald称，这对试点项目来说是最小的，因为该项目将使用远不到工厂产量的0.5%。
尽管如此，Scheanwald表示，"到目前为止，托莱多市内及周边行业对我们有很多兴趣。"未来扩大规模的项目最终可能会使用该厂产量的更大份额。
大多数核电站的产量相对不灵活，这意味着它们无法根据需求的变化轻易增加或减少产量。对于像戴维斯-贝斯这样的工厂，最好的运作方式是昼夜不停地产生大致相同的产量。然而，在不同时期，市场价格可能无法覆盖工厂的全部成本。
Scheanwald称:"我们并没有受到限制产量的挑战。"“我们面临的挑战更多的是电网电力输出的价格。”
与此同时，大多数核电站的固定成本较高，边际成本较低。高昂的固定成本，以及在改变产量方面相对缺乏灵活性，是核电站越来越难以与天然气和可再生能源发电竞争的原因之一。
因此，根据俄亥俄州燃料电池联盟的执行董事帕特·瓦伦蒂的说法，理论上，戴维斯-贝斯核电站制造氢气的边际成本可能非常低。瓦伦特说，如果这个项目最终扩大规模，它将最终使零排放氢燃料的生产“比目前市场上的价格便宜得多”。
与此同时，出售燃料的收入可能为核电站提供新的收入来源。实际上，利用一些多余的电能来制造氢燃料可以作为一种能量储存方式。但它的功能并不能平滑电力的间歇性生产，当氢被购买并用于燃料电池应用时，它将产生更多的收入和价值。
同样，就地制造氢气可以减少购买用于核电厂运行的天然气的费用，比如冷却和部件保护。
“如果成功了，我们可以立即降低内部氢气成本，”Exelon的Dean说。“接下来，我们可以探索在商业市场销售清洁氢的潜力，为我们的工厂提供新的收入来源。”
正在进行的挑战
虽然电解技术已经很成熟，但这些公司需要看看它在他们的设备中是如何工作的，以及它是否可以大规模管理。
他说:“我认为，我们希望在试点项目中证明的问题在于，如何将其与我们的日常核操作结合起来。”他指出，如果成功，能源港可能最终会在附近建立一个大规模的氢气处理厂。然而，目前还没有这方面的承诺。
虽然这样的收入来源会有所帮助，但从长远来看，扩大项目规模能否弥补各种核电站在竞争中面临的劣势，因为天然气发电厂的数量不断增加，可再生能源的成本不断下降。批评人士还指出，可再生能源技术可以更有效地减少温室气体排放。
在伊利诺斯州，Exelon的几家核电站已经得到了州政府的补贴。能源港的戴维斯-贝斯和佩里核电厂同样会因为去年众议院通过的第6号法案而获得补贴。自2014年以来，FirstEnergy一直在为戴维斯-贝斯(Davis-Besse)和某些燃煤电厂寻求救助。
虽然Energy Harbor在明年收费生效时仍将获得补贴，但该公司在5月8日将股票回购授权从5亿美元上调至8亿美元。除了推高股价，这一举措还可以为那些在FirstEnergy Solutions公司进入破产程序时押注众议院第6号法案获得通过的投资者提供快速回报。这些诉讼在今年早些时候结束。
戴维斯-贝斯为期两年的项目将在今年冬天开始实施，尽管目前尚不清楚疫情或其他因素是否会影响这个时间表。Exelon仍然需要为它的项目选择工厂。
