1 ·風電制氫的必要性和可行性
德國擁有全球第二大海上風電發(fā)電裝機容量（德國2019年底為7.7GW，不過預計將在今年被中國趕超），目標到2030年安裝15至20GW海上風電。德國將在2022年前逐步淘汰核電，2038年前逐步淘汰燃煤發(fā)電，并致力于發(fā)展可再生能源，力爭到2030年將可再生能源在德國發(fā)電結(jié)構(gòu)中的比重提高到65%。
來源：微信公眾號“歐洲海上氫能”ID：EU_OffshoreHydrogen
在德國，大部分風電場位于北部，而電力負荷中心位于南部。由于南北電力輸送能力的限制，德國積極推進所謂的電力轉(zhuǎn)氫氣（PtG）項目，將可再生能源的電力轉(zhuǎn)化為氫氣，氫氣可用于各業(yè)務領(lǐng)域。由于海上風電場也在德國北方，海上風電場的進一步擴張將給本已嚴格的輸電限制帶來更大壓力。利用海上風電制氫是解決電網(wǎng)約束的一種可行方法，越來越受到人們的重視。
· 2 ·風電制氫的項目及規(guī)劃
2019年，煉油商Raffinerie Heide與Thyssenkrupp、EDF（德國）、Open Grid Europe（OGE）、OGE、Ørsted等合作伙伴在德國北部在石勒蘇益格-荷爾斯泰因州啟動了Westküste 100項目。
該項目目標是在工業(yè)規(guī)模上規(guī)劃并實現(xiàn)區(qū)域性氫商業(yè)化應用。這個項目的條件非常獨特，尤其是在石勒蘇益格-荷爾斯泰因州西海岸:這里擁有強大的風能資源和優(yōu)良的地質(zhì)儲存條件，滿足了那些希望積極塑造未來并為實現(xiàn)碳中和目標做出重要貢獻的創(chuàng)新公司。
該項目計劃用綠色氫和附近一家水泥廠收集的二氧化碳來生產(chǎn)碳中性合成航空燃料，而綠色氫將由附近海上風電場產(chǎn)生的多余電力來生產(chǎn)。這個真實世界的實驗室項目的特別和創(chuàng)新之處在于，在一個已經(jīng)存在區(qū)域的基礎設施中，不同的物質(zhì)循環(huán)是相互關(guān)聯(lián)的，通過綠色能源生產(chǎn)合成碳氫化合物，從而形成能源系統(tǒng)脫碳轉(zhuǎn)換可持續(xù)性的商業(yè)模式。
在項目的初期階段，一個30兆瓦的電解槽系統(tǒng)將在項目5年首期內(nèi)安裝。根據(jù)最初階段的經(jīng)驗，電解槽的容量可能進一步擴大到700兆瓦，綠色氫的更多應用也在考慮之中。
由于電力傳輸?shù)南拗坪蛯o二氧化碳氫的日益增長的需求，德國的海上風能制氫預計將進一步增加。2020年6月發(fā)布的《國家氫戰(zhàn)略》中提到，將進一步改善有效利用可再生能源的框架條件。德國政府表示，將“研究”取消制氫用電的稅收。
· 3 ·氫氣基礎設施建設
在氫氣基礎設施方面，德國高度重視利用現(xiàn)有天然氣基礎設施。德國允許氫氣以2-10 vol%的比例混合到天然氣管道中（不同地區(qū)有所不同），并且已經(jīng)有許多將氫氣混合到天然氣管道中的示范。利用綠色氫氣和二氧化碳生產(chǎn)碳中性合成燃料（如甲烷和液體燃料）的項目（如上述Westküste 100項目）也正在實施。碳中性合成燃料不僅有助于減少二氧化碳排放，而且這種燃料的利用不需要對現(xiàn)有基礎設施或能源設備進行重大改變。
德國龐大的天然氣基礎設施從一開始就成為國家氫戰(zhàn)略的一部分，因為現(xiàn)有資產(chǎn)可以轉(zhuǎn)化為氫，需要建造較少的新項目。德國將在氫運輸和儲存基礎設施方面發(fā)揮關(guān)鍵作用，并且德國在歐洲的鹽洞儲存能力也最大。
為了響應這樣的政府政策，德國的一個天然氣輸送管道運營商FNB Gas發(fā)布了一個氫氣網(wǎng)絡愿景，包括總長5900公里的專用氫氣管道。
在氫網(wǎng)絡愿景中，90%的氫網(wǎng)絡將是從現(xiàn)有天然氣基礎設施改造而來，包括管道或儲存洞穴。2020年5月，F(xiàn)NB Gas宣布了H2 Startnetz 2030計劃，該計劃提出到2030年在德國北部修建1200公里的氫氣管網(wǎng)（其中1100公里由現(xiàn)有天然氣管道改造而成，100公里為新建氫氣管道）。1200公里氫氣網(wǎng)絡的投資需求估計約為6.6億歐元。
利用現(xiàn)有天然氣基礎設施建設氫氣網(wǎng)絡的示范已經(jīng)開始。其中一項是GET H2 Nukleus項目，該項目由英國石油BP、萊茵集團、化學制造商Evonic以及天然氣管道運營商Nowega和OGE牽頭。該項目計劃在德國西北部下薩克森州林根地區(qū)建造一個綠色制氫設施（一個利用風力發(fā)電的100兆瓦電解槽系統(tǒng)），并使用一條130公里長的管道將綠色氫氣輸送到威斯特伐利亞州蓋爾森基興的化工設施和煉油廠。該管道預計將于2022年底開始運營。大部分管道將從現(xiàn)有的天然氣管道改造（一小部分新建管道），以處理運100%含量的氫氣。
評論