以氢氨代替石油出口,沙特押注万亿新能源市场

环球零碳   2022-02-18 10:28:48

摘要:沙特打算减少对石油的依赖,并使经济多元化,在能源领域,致力于成为可再生能源强国。沙特为何瞄准氢、氨等新能源市场?据测算,到 2050 年,全球燃料需求估计每年将超过 9 亿吨绿色氨。

沙特阿拉伯是全球最大的石油出口国,拥有世界已探明石油储量的15%,生产了世界八分之一的石油供应。

沙特石油出口收入每年超过2000亿美元,占该国出口总额的近70%,其他非原油出口商品其实也跟原油或天然气加工产品密切相关,沙特政府约53%的收入来自石油。

正因为经济支柱单一,高度依赖石油,所以沙特政府也惶惶不安。特别是2020年疫情影响,全球石油需求下降,价格大跌,沙特GDP下降了 4.1%。

再加上全球应对气候变化,清洁能源对石油等化石能源的替代正在展开,这进一步增加了沙特政府的忧虑。

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图说:沙特石油出口地区,亚洲占77%

来源:美国能源部

有测算估计,在全球气候变暖、清洁能源冲击,以及油价波动的影响下,到2040年,各石油出口国预计将损失高达13万亿美元,沙特会是其中受影响最大的国家之一。

所以,能源转型,成为沙特政府迫在眉睫并下定决心要搞的大事。特别是穆罕默德·本·萨勒曼任命为新王储后,掀起了一股“改革之风”。

经济方面,沙特打算减少对石油的依赖,并使经济多元化,在能源领域,致力于成为可再生能源强国。沙特政府甚至突然向世界宣布,沙特不再是个石油国家,而是个能源生产国。

新王储还通过制定“2030愿景”经济发展计划,宣布NEOM(新未来)城市计划,大规模加大清洁能源投资。特别是利用沙特的风光资源,瞄准氢、氨等新能源,联手德国、日本、韩国等打造氢制氨工厂,试图让沙特引领全球可再生能源发展,让氢氨出口代替部分石油出口减少带来的影响。

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图说:沙特王储正在宣讲NEOM新城的The LINE智慧城市计划

01

沙特的“2030愿景”与碳中和目标

作为全球最大的产油国家,沙特庞大的化石能源资产如何转型,引发世界关注。此前,国际社会很多批评,认为沙特在应对气候变化方面不够积极,对扩大化石能源使用,仍抱有幻想。

2016年,沙特王储推出“2030愿景”,旨在实现沙特多样化和扩大经济竞争力。在能源领域,就包括大力发展天然气和太阳能、风能、核能等新能源,减少电力行业的石油燃烧等。

作为“2030愿景”的一部分,穆罕默德·本·萨勒曼王储还宣布一个5000亿美元的建城计划。这个坐落在红海沿岸的新城将有一个跨越沙特、约旦、埃及三国的边界特区取名“NEOM”(寓意:新未来),将重点发展能源与水源、生物科技、食品、先进制造业与娱乐工业,以拥抱沙特王国的新经济时代。

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图说:沙特NEOM新城位置

NEOM中的所有能源将通过太阳能,风能和氢能发电实现100%可再生,从而确保零排放和负碳生态系统。这是沙特摆脱石油经济的重要一步。

在去年的COP26气候峰会上,穆罕默德·本·萨勒曼王储突然对外宣布,沙特将在2060年前实现碳中和。此前还公布了两个雄心勃勃的倡议,一个是“绿色沙特倡议”,一个是“绿色中东倡议”,表示沙特将在应对全球气候变暖议题上采取重要举措。

其中的措施包括在几十年中将种植100亿棵树,修复约4000万公顷的退化土地,将王国内的植被覆盖面积增加12倍;致力于研发可再生能源和减少碳排放,到2030年国内生产的可再生能源占比将达到50%,减少1.3亿吨碳排放等。

这些措施引人关注,是沙特在新形势下的主动破局,也展示了沙特的“绿色雄心”。其中有些项目开始在NEOM新城落地,其中就包括氢能制造工厂。

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沙特打造氢氨制造中心

沙特在发展可再生能源过程中,把目标锁定在氢能和氨气的生产,这主要是因为有两个原因:一是沙特风光资源比较丰富,有巨大的风光发电潜力,二是因为希望通过丰富的可再生电力制取氢能和氨气,方便运输,可用来出口。

沙特平原辽阔,大部分是沙漠,闲置土地比较多,而且拥有令人难以置信的阳光灿烂的日子,每年只有45天阴天,日照充足,是光伏太阳能和地热能发电的优选之地。沙特还具有巨大的风能发电潜力,风速稳定,特别是在红海地区。

资源好、规模大,加上光电转化技术不断突破,沙特的新能源电价屡创新低。2021年4月,沙特Al Shuaiba光伏项目开发方宣布,将以破世界纪录的每千瓦时1.04美分的低价出售电能。

据研究,光伏电价在每千瓦时3美分以下时,制氢成本将可与天然气制氢充分竞争。根据国际可再生能源机构的数据,目前在欧美国家生产1公斤绿氢的成本接近5美元,而在沙特制造1公斤绿氢只需要1.5美元,这个成本甚至低于当下用非可再生能源制氢的成本。

正因为这些优势,所以包括日本、韩国、美国、德国等国的政府和企业,都纷纷找上门跟沙特合作制造氢氨能源。

2020年的时候,在日本经济产业省的支持下,沙特国家石油公司(沙特阿美)和日本能源经济研究所(IEEJ)与沙特基础工业公司合作,成功地展示了从沙特阿拉伯生产和运输40吨蓝氨到日本的情况。这些蓝氨用于日本零碳发电。

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图说:沙特码头的蓝氨运输船

来源:沙特阿美

这是沙特-日本蓝氨供应网络的一部分。这个网络展示了横跨整个价值链:包括将碳氢化合物转化为氢,然后再转化为氨,以及捕获相关的二氧化碳排放。在此过程中捕获的30吨二氧化碳用于甲醇生产,另外捕获的20吨二氧化碳用于沙特阿美的油田提高原油采收率。

沙特还联合德国和美国一些公司,正在建造一座耗资50亿美元,名为 Helios Green Fuels 的工厂,工厂完全由太阳能和风能驱动。待2025年成功交付运行后,该工厂将成为世界上最大的绿色氢气制造厂之一。

这座绿色氢气工厂是沙特 NEOM智慧城市项目的一部分。2020年,当人们还在对NEOM新城的能源计划能否实现存疑时,美国气体化工集团(Air Product)宣布加入NEOM新城建设计划,并宣布将投资50亿美元建设产能为4GW的制氢厂。

制氢厂还与德国的蒂森克虏伯重工集团签署协议,为NEOM提供电解技术和电解槽,用于绿氢的生产。据测算,新建制氢厂每天的产氢量将达到650吨。

参加NEOM项目的气体化工集团采取了最新的氢-氨-氢转化运输技术。工厂在氢能生产的过程中,借助气体分离装置把氮从中分离出来,作为氢制氨的原料。然后再利用丹麦Haldor Topsoe公司的多项催化技术,将氢转化成氨。

氨的运输比氢容易得多。气体化工集团将负责绿氨的充装和运输,并且在运送到用户端时,再把氨重新转化成氢。气体化工集团在签署合同的同时宣布:将在原来的50亿美元的建设投资之外,再追加20亿美元用于建设充氢和输送氢的设施。

韩国也希望能参与到沙特的氢氨产业链中。韩国总统文在寅在沙特出访时,对沙特王储表示:“沙特在生产绿氢和蓝氢方面具有优势,韩国在氢能的流通和利用方面具有优势。如果两国合作,今后可以主导全球氢能经济。”

03

氢氨使用场景广泛,拥有数万亿规模的市场

氢能被认为是燃料的终极能源,氢能最大的好处,是使用时只排放水、不排放二氧化碳,这将有效减缓温室效应对地球气候的影响。同时,氢能具备高密度和高能效等特点,适合用作工业燃料。

目前,开发氢能是世界上很多国家都在进行的尝试。英国计划建立10个氢气供暖项目、中国积极部署氢能巴士及商用车、日本则计划将氢能源用于炼钢。美国总统气候特使、前国务卿克里敦促各国能源企业拥抱氢能的“巨大机遇”。

但因为氢能运输不方便,成本比较高,一般都转化为氨气进行运输。氨气作为全球比较常见的大宗商品,有比较成熟的海运方式。

不管是氢能还是氨气,都有比较广阔的应用场景。

全球海事论坛“零排放联盟”撰写的一份有关海运业“脱碳”转型报告称,2030年至2050年,全球海运业“脱碳”所需规模性投资将在1万亿至1.4万亿美元之间。

该分析的结果假设氨将成为“航运业采用的主要零碳燃料选择”,从 2030 年到 2050 年,大约每年需要50亿到700亿美元。

船方成本仅为这个数字的 13%。大部分投资将用于海上燃料合成的绿色氨厂。到 2050 年,全球燃料需求估计每年将超过 9 亿吨绿色氨,是当今全球常规氨总产量的五倍多。而一个大型合成氨工厂的产能约为7000吨/天,这意味着每年将有10~20家此类工厂投入运营以满足市场需求。

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图说:到2050年,全球每年氨需求可能增加6.7亿至9.46亿吨,潜在市场将增加5万亿美元

来源:UMAS

另外,氨的燃烧不会产生二氧化碳,若通过清洁氢气制备氨气(即绿氨),则氨气将是接近零排放的燃料,可以广泛用于清洁发电。

以日本为例,日本承诺到 2030 年将其温室气体排放量在 2013 年的基础上减少 26%。日本目前严重依赖能源进口,主要由化石燃料组成,特别是石油,它计划“引领世界利用氢”来生产氨中所含的清洁能源。

蓝氨对于日本实现环境与经济平衡的零碳排放目标至关重要。日本约10% 的电力可由3000 万吨蓝氨生产。如果从现有发电站最终过渡到使用 100% 蓝氨的单一燃烧,将需要大量的氨气产能。

另外,氨气也是化肥的重要原材料,对粮食生产发挥重要作用。目前大部分氨气来自天然气和煤炭的提取,被称为灰氨,如果绿氨、蓝氨具备价格竞争力,在欧洲、日本等国将大有市场。

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参考资料:

[1]https://www.argusmedia.com/en/news/2267651-saudi-aramco-plans-new-green-hydrogen-ammonia-project

[2]https://www.arabnews.com/node/1814106/%E6%B2%99%E7%89%B9%E9%98%BF%E6%8B%89%E4%BC%AF

[3]https://energypost.eu/will-saudi-arabia-build-the-worlds-largest-green-hydrogen-and-ammonia-plant/

[4]https://www.neom.com/en-us/regions/oxagon

[5]https://www.ammoniaenergy.org/articles/saudi-arabia-ships-low-carbon-ammonia-to-japan/

[6]https://m.thepaper.cn/baijiahao_16157137

[7]氢启未来网:

沙特NEOM新城:用绿氢撑起王国的未来

[8]36Kr网:

沙特的野望:做世界氢能源市场的“话事人”

[9]澎湃网:

Neom:您需要了解的沙特5000亿美元“未来特大城市”

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