在替代化石能源方面，德國正在探索新路徑——Powerfuels(零碳燃料)。“它作為化石燃料的綠色替代品，可以充分挖掘可再生能源利用的潛力，通過將可再生能源生產(chǎn)的電力轉(zhuǎn)化合成為氣態(tài)、液態(tài)使之便于存儲、運輸并在國際能源市場進(jìn)行交易。”近日，在由中國城市能源變革產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟和中德可再生能源合作中心聯(lián)合主辦的第二期“城市能源變革”沙龍上，德國能源署署長Kuhlmann對Powerfuels做了介紹。Kuhlmann表示，零碳燃料在建筑、工業(yè)和運輸?shù)阮I(lǐng)域，將發(fā)揮日益重要的作用，正成為德國能源轉(zhuǎn)型的第三大支柱。那么，何為Powerfuels，讓我們一起了解下。
記者：Powerfuels是一個很新鮮的提法，該如何定義，又有哪些優(yōu)點?
Kuhlmann：廣義上，零碳燃料是基于可再生能源生產(chǎn)的氣態(tài)或液態(tài)合成燃料;狹義地說，就是用可再生能源發(fā)出的電力生產(chǎn)的氣態(tài)或液態(tài)合成燃料。除作為能源使用外，它還可用作化工基礎(chǔ)原料。零碳燃料是化石能源的可再生替代資源，以此避免二氧化碳排放。
談起零碳燃料的優(yōu)點，首先，它便于運輸，可利用現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施并可長期存儲，也可以降低能源轉(zhuǎn)型的成本。其次，作為化石燃料的綠色替代品，它可加速去化石進(jìn)程，充分挖掘可再生能源利用的潛力，使之便于存儲、運輸并在國際能源市場進(jìn)行交易。
記者：使用了零碳燃料的一體化能源轉(zhuǎn)型方案有何優(yōu)勢?
Kuhlmann：與單一將電力作為優(yōu)先能源相比，包括了使用清潔合成燃料的一體化能源轉(zhuǎn)型方案具有通過多種能源、基礎(chǔ)設(shè)施和應(yīng)用方案而顯著降低成本的優(yōu)勢，并且更加安全可靠。因此我們認(rèn)為，繼提高能效、充分直接利用可再生能源(以發(fā)電為主)之后，發(fā)展零碳燃料將成為德國能源轉(zhuǎn)型的第三大支柱。它將彌補通過提升能效和直接利用可再生能源發(fā)電仍不能滿足的多樣性用能需求。
記者：在建筑、工業(yè)和運輸?shù)阮I(lǐng)域，零碳燃料能起到哪些作用?
Kuhlmann：在建筑領(lǐng)域，零碳燃料是對通過建筑節(jié)能改造提升能效和使用可再生能源驅(qū)動熱泵的補充。在一體化能源轉(zhuǎn)型模式中將使用氣體和液體的零碳燃料;在工業(yè)領(lǐng)域，氫能的應(yīng)用正逐漸引起人們的關(guān)注，尤其是在鋼鐵和化工方面。比如，可用氫生產(chǎn)的合成甲烷對于某些工業(yè)流程很重要;在運輸領(lǐng)域，可利用的能源種類正在增加。視應(yīng)用場景而定，交通領(lǐng)域的燃料產(chǎn)品將主要包括氫、甲烷、合成汽油、合成柴油和合成航空油組成。
德國本土將生產(chǎn)零碳燃料，但發(fā)展方向是更多地從歐洲及歐洲以外可再生能源豐富的地區(qū)和國家進(jìn)口零碳燃料?？紤]到運輸能力，氫能將主要在德國進(jìn)行地區(qū)性生產(chǎn)。研究表明，隨著技術(shù)的不斷成熟和生產(chǎn)規(guī)模的擴大，零碳燃料的生產(chǎn)成本未來將會大幅下降。
各個地區(qū)的綠色氫生產(chǎn)成本差異巨大。從長期來看，氫能成本為光伏發(fā)電和陸上風(fēng)力發(fā)電的混合成本。
記者：能否分析下，在中國的能源領(lǐng)域推廣零碳燃料，將面臨哪些挑戰(zhàn)呢?
Kuhlmann：目前來看，中國能源領(lǐng)域面臨著一些困難，比如如何將各種可再生能源整合到能源系統(tǒng);從夏季到冬季，如何長期存儲可再生電力;又如何降低對化石能源進(jìn)口的依賴。
具體而言，中國可再生能源的資源和成本優(yōu)勢突出地區(qū)與能源需求中心的地理分布存在較大差異。輸送可再生電力需要大規(guī)模擴充電網(wǎng)容量，由于新增輸送配網(wǎng)時間成本高，目前可再生能源電力棄電仍是一個嚴(yán)重的問題。經(jīng)濟高效的解決方案是利用現(xiàn)有的石油和天然氣管網(wǎng)，將無法并網(wǎng)的可再生電力轉(zhuǎn)化為零碳燃料后進(jìn)行輸送。
彌合可再生電力生產(chǎn)和消耗之間的時間差距需要存儲技術(shù)，但蓄電池、抽水蓄能裝置有持續(xù)時間或容量限制。而零碳燃料具有高能量密度，大量的零碳燃料可以被長期存儲。
就中國的現(xiàn)狀而言，石油和天然氣消耗大部分依賴進(jìn)口。而風(fēng)能和太陽能可以部分替代目前石油的使用。但是，有些領(lǐng)域卻難以實現(xiàn)電氣化，例如長途運輸、航空、船舶、鋼鐵、石化等。因此，中國可以在這些領(lǐng)域使用來自風(fēng)能和太陽能的零碳燃料，并減少對進(jìn)口化石燃料的依賴，進(jìn)而增加能源供應(yīng)的安全。
