一個新的行業(yè)組織“歐洲氫之心(H2eart for Europe)”在其發(fā)布的報告中警告說，建立足夠的地下儲氫系統(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：“電池儲能容量相對較小，充放電速度快，足以提供短期靈活性。但這些技術(shù)由于儲能容量有限，無法提供長期靈活性”。

與此同時，更大的系統(tǒng)預(yù)計將非常昂貴，或者對環(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間內(nèi)提供可調(diào)度的電力，但被認為是“技術(shù)上可行的選擇，但規(guī)模不夠大，而且對地理位置的要求很高”。

因此，雖然H2eart預(yù)測到2030年將需要209TWh的額外短期儲能(可由電池滿足)，以及105TWh的每周或每月儲能，但它還預(yù)計將需要36TWh的長期儲能(即氫氣)。

H2eart還引用了另一個游說組織歐洲天然氣基礎(chǔ)設(shè)施(Gas Infrastructure Europe)尚未發(fā)表的一份報告的估計，該報告指出，到2030年，地下儲氫設(shè)施將需要開發(fā)40-50TWh的運營容量。

然而，H2eart只跟蹤了到2030年將開發(fā)的9.1TWh的新儲氫裝置。雖然到2040年，純氫存儲項目的規(guī)模將上升到22.1TWh，但到2040年，“基于整個歐洲對[可再生能源]部署的吸收，以及對氫氣需求的增加和對各個行業(yè)基礎(chǔ)供應(yīng)的需求，存儲需求大幅增加”，盡管報告指出“目前尚不清楚這一差距究竟有多大”。

不同的地下儲氫設(shè)施成本差異很大

對于到2030年建造足夠的地下氫氣儲存，H2eart給出了極其廣泛的成本估算，部分原因在于不同儲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存成本。

然而，該報告警告說，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)，但報告警告說，“它們的成本很高，只能專門用于缺乏替代儲能選擇的地區(qū)的峰值設(shè)施”。H2eart估計，在樂觀的情況下，建造這些項目的成本將達到1000歐元/MWh，在保守的情況下，成本將升至1400歐元/MWh。

該報告還討論了枯竭的儲氣層和含水層，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空間，并且根據(jù)它是新開發(fā)的還是改造的天然氣存儲設(shè)施，建造時間可以縮短一到兩年。

然而，盡管報告聲稱“它們長期儲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”，但報告也承認，在這一領(lǐng)域還需要做更多的研究。

阿伯丁大學(xué)最近的一項研究探索了在枯竭的Cousland氣田儲氫的可行性，得出的結(jié)論是，這個單獨的儲氫庫“是一個糟糕的地點，無法達到安全的地下氫氣儲存標(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，氫氣是否會留在地下”。

H2eart在其報告中還警告說，氫氣和天然氣在壓縮方面具有不同的特性。

報告指出：“由于密度低，氫的流動速度更快，并表現(xiàn)出負焦耳-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，壓縮時升溫，膨脹時降溫。”

報告補充說，這“對高壓下的存儲系統(tǒng)和壓縮機的設(shè)計有影響”，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。