一個(gè)新的行業(yè)組織“歐洲氫之心(H2eart for Europe)”在其發(fā)布的報(bào)告中警告說，建立足夠的地下儲(chǔ)氫系統(tǒng)，為零碳電網(wǎng)提供長期靈活性，將需要投入180億至360億歐元(195億至390億美元)。
該組織聲稱，氫是唯一的零碳選擇，可以替代化石燃料的峰值發(fā)電，以管理不同季節(jié)甚至每年的可變可再生能源。
H2eart指出：“電池儲(chǔ)能容量相對(duì)較小，充放電速度快，足以提供短期靈活性。但這些技術(shù)由于儲(chǔ)能容量有限，無法提供長期靈活性”。
與此同時(shí)，更大的系統(tǒng)預(yù)計(jì)將非常昂貴，或者對(duì)環(huán)境產(chǎn)生重大影響，比如上游的鋰礦開采。
抽水蓄能和生物質(zhì)發(fā)電廠可以在較長一段時(shí)間內(nèi)提供可調(diào)度的電力，但被認(rèn)為是“技術(shù)上可行的選擇，但規(guī)模不夠大，而且對(duì)地理位置的要求很高”。
因此，雖然H2eart預(yù)測到2030年將需要209TWh的額外短期儲(chǔ)能(可由電池滿足)，以及105TWh的每周或每月儲(chǔ)能，但它還預(yù)計(jì)將需要36TWh的長期儲(chǔ)能(即氫氣)。
H2eart還引用了另一個(gè)游說組織歐洲天然氣基礎(chǔ)設(shè)施(Gas Infrastructure Europe)尚未發(fā)表的一份報(bào)告的估計(jì)，該報(bào)告指出，到2030年，地下儲(chǔ)氫設(shè)施將需要開發(fā)40-50TWh的運(yùn)營容量。
然而，H2eart只跟蹤了到2030年將開發(fā)的9.1TWh的新儲(chǔ)氫裝置。雖然到2040年，純氫存儲(chǔ)項(xiàng)目的規(guī)模將上升到22.1TWh，但到2040年，“基于整個(gè)歐洲對(duì)[可再生能源]部署的吸收，以及對(duì)氫氣需求的增加和對(duì)各個(gè)行業(yè)基礎(chǔ)供應(yīng)的需求，存儲(chǔ)需求大幅增加”，盡管報(bào)告指出“目前尚不清楚這一差距究竟有多大”。
不同的地下儲(chǔ)氫設(shè)施成本差異很大
對(duì)于到2030年建造足夠的地下氫氣儲(chǔ)存，H2eart給出了極其廣泛的成本估算，部分原因在于不同儲(chǔ)存方式之間的成本差異，以及是重新利用現(xiàn)有資產(chǎn)還是新建。
鹽穴，或在自然形成的地下巖鹽層中建造的人工結(jié)構(gòu)，有望提供最低的總儲(chǔ)存成本。
然而，該報(bào)告警告說，這些地區(qū)主要受地理位置的限制，主要集中在中歐北部國家，而開發(fā)的前期成本預(yù)計(jì)從樂觀的700歐元/MWh到更保守的1100歐元/MWh不等。
也有人提出利用現(xiàn)有巖洞，或利用在變質(zhì)巖或火成巖中挖掘的結(jié)構(gòu)，但報(bào)告警告說，“它們的成本很高，只能專門用于缺乏替代儲(chǔ)能選擇的地區(qū)的峰值設(shè)施”。H2eart估計(jì)，在樂觀的情況下，建造這些項(xiàng)目的成本將達(dá)到1000歐元/MWh，在保守的情況下，成本將升至1400歐元/MWh。
該報(bào)告還討論了枯竭的儲(chǔ)氣層和含水層，這兩者都是多孔的地下巖石結(jié)構(gòu)，作為潛在的選擇，其資本支出遠(yuǎn)低于鹽穴和巖洞。
在樂觀的情況下，兩者的成本為350歐元/MWh，而在保守的情況下，枯竭的氣藏的成本為550歐元/MWh，含水層的成本為700歐元/MWh。
H2eart還指出，枯竭的氣藏通常比鹽穴提供更大的存儲(chǔ)空間，并且根據(jù)它是新開發(fā)的還是改造的天然氣存儲(chǔ)設(shè)施，建造時(shí)間可以縮短一到兩年。
然而，盡管報(bào)告聲稱“它們長期儲(chǔ)存天然氣的歷史能力表明，它們有能力容納氫氣，與不斷變化的能源需求保持一致”，但報(bào)告也承認(rèn)，在這一領(lǐng)域還需要做更多的研究。
阿伯丁大學(xué)最近的一項(xiàng)研究探索了在枯竭的Cousland氣田儲(chǔ)氫的可行性，得出的結(jié)論是，這個(gè)單獨(dú)的儲(chǔ)氫庫“是一個(gè)糟糕的地點(diǎn)，無法達(dá)到安全的地下氫氣儲(chǔ)存標(biāo)準(zhǔn)”。
其首席研究員John Underhill也在一份新聞稿中警告稱，英國氣田中天然存在的氫氣缺乏“引發(fā)了一個(gè)問題，即氫氣是否曾經(jīng)存在并泄漏，至關(guān)重要的是，如果注入地下，氫氣是否會(huì)留在地下”。
H2eart在其報(bào)告中還警告說，氫氣和天然氣在壓縮方面具有不同的特性。
報(bào)告指出：“由于密度低，氫的流動(dòng)速度更快，并表現(xiàn)出負(fù)焦耳-湯姆遜效應(yīng)，即在膨脹過程中升溫，在壓縮過程中降溫。這與天然氣相反，天然氣和空氣一樣，壓縮時(shí)升溫，膨脹時(shí)降溫。”
報(bào)告補(bǔ)充說，這“對(duì)高壓下的存儲(chǔ)系統(tǒng)和壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)有影響”，而現(xiàn)有設(shè)施的改造將需要在許可過程中考慮到相關(guān)安全概念。
