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沙特NEOM新城:用绿氢撑起王国的未来

时间:2021-08-25

提到未来世界,很多人先会想到好莱坞电影的场景:充满科技感的建筑、让人眼花缭乱的技术、迥然不同的生活方式。

在中东,这样的场景或将上演。近年,为了摆脱对于石油产业的依赖,以阿联酋为代表的中东国家寻求多元化发展,开展各种基建升级改造。一座座未来城市像雨后春笋般拔地而起,豪华的超七星级酒店、庞大的购物中心、前卫而又华丽的艺术馆竞相落地。

被称为“世界上最典型的伊斯兰国家”的沙特阿拉伯也加入这支基建大军。2017年,沙特年轻的王储穆罕默德·本·萨勒曼向世界宣布:将建设一个名为NEOM的新城。

NEOM位于沙特阿拉伯西北海岸,面向埃及,横跨红海,占地2.65万平方千米,包括居住区、港口区、商贸企业区和科研机构区等。

NEOM一词来自希腊语和阿拉伯语,“NEO”是希腊语“新”的意思,“M”则是阿拉伯语“Mostaqbal”(未来)的缩写,合起来意为“新的未来”。

非典型伊斯兰城市

城如其名,NEOM的定位是面向未来。这座城市不再依靠石油经济,而是依靠以高科技和旅游为中心的全新经济模式,为人们展现出一幅可持续的未来城市蓝图。

在萨勒曼王储为NEOM制作的宣传片里,人们似乎看到了一个乌托邦——在这里,你很少能见到穿着白色长袍的人,取而代之的是来自全球各地的居民,他们或开着越野车在沙漠驰骋,或在实验室里专注工作。

在NEOM规划宣布后的第3年,萨勒曼王储对外公布了NEOM特区的第一个大型项目——TheLine社区群。

这是一个狭长如线的社区群,全长170千米。设计者的理念是“以人而非以道路为中心”。为实现这个目标,每个区的居民的住所、生活和工作范围都在5分钟步行距离之内。这样做的目的,是帮助居民减少因距离带来的不便,从而让他们能把更多时间用于提升自身健康和生活质量。

除了道路和基础设施的不同,TheLine还采用人工智能(AI)技术,提升城市基础设施的认知和持续学习能力,以不断提高预测水平。据预计,TheLine90%的可用数据将用于增强基础设施的能力。而当前,全球主流智能城市的数据利用率通常只有1%。

“人们将乘无人机上班,让机器人打扫房屋。城市将在技术上取代硅谷,在娱乐方面取代好莱坞。在这里,还将完成基因改造等项目,让我们的人民获得更为强壮的身体。”萨勒曼王储说。

值得注意的是,TheLine新城的能源供应全部来自可再生能源,且不排放二氧化碳。这座新城预计在2025年完成,投资1000~2000亿美元。据测算,这里将创造38万个工作岗位,为沙特的国内生产总值贡献480亿美元。

沙漠中的绿氢实验室

从2017年开工至今,NEOM尚无落地项目,TheLine的“零碳社区”设想也像空中楼阁。这不禁让人产生疑问,这位财大气粗又爱异想天开的王储到底如何推进他的梦想。国际投资者也始终在等待切实可行的计划。正在这时,一个亮点出现了。

2020年6月,美国气体化工集团加入NEOM新城建设计划,并宣布将投资50亿美元,建设一座装机容量为4吉瓦的制氢厂。

开发氢能是目前世界上很多国家都在进行的尝试。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。

在多种类型的氢能中,用新能源制造的绿氢是真正实现二氧化碳零排放的氢能。但受制于新能源成本偏高等因素,绿氢目前的生产成本偏高,很难实现市场化量产。

而沙特最大的优势,正是低廉的新能源成本。

众所周知,沙特是近年新能源行业的一匹“黑马”,这与其得天独厚的自然条件不无关联。阿拉伯半岛的日照强度非常高,风速适中,适合建设太阳能发电厂和风电场。经过多年发展,沙特的新能源装机已经达到了相当规模。

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600兆瓦的AlShuaiba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。

2021年年初,当人们还在对TheLine新城的能源计划能否实现存疑时,气体化工集团与德国的蒂森克虏伯重工集团签署了一份协议,后者将为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。

氢能实现商业化的另一个问题是储存和运输。氢是一种易燃气体,对储存和运输都有相当高的要求。管道储运氢气需要使用特殊的钢管,对管路焊接的质量要求也非常高,因此造价很贵。

另一种储运方法是把气体氢压缩制冷成液态氢。这种方法需要高于大气700倍的高压和零下253摄氏度的低温,需要消耗大量能源。而且,液氢的能量密度只有天然气的四分之一,且液氢会脆化金属容器。一旦气体从裂缝逃逸,就会有爆炸的危险。

考虑到上述因素,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HaldorTopsoe公司的多项催化技术,将氢转化成氨。据称,每天电解生产出来的650吨绿氢可以转化成每年120万吨的绿氨。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。

如果一切顺利推进,NEOM的绿氢工厂将是新能源开发之路上的里程碑。它第一次大规模综合利用多项先进技术,实现了绿氢从生产到储存运输和利用的全过程,让NEOM“零碳城市”目标成为可能。

即便NEOM的绿氢厂成为世界上最大的绿氢厂,它的氢能生产规模也只相当于1.5万桶石油/日,这与沙特每日开采的900万桶原油相比有相当大的差距。当下,NEOM特区规划的首席执行官PeterTerium有扩大的想法,他指出,装机4吉瓦的制氢厂只是开始,还要建设数个类似规模的制氢厂。第一个制氢厂的投资无疑是巨大的,但今后,投资将随着交付成本降低而减少。未来更多制氢厂将落地,最终实现15~30吉瓦的总装机容量。

无论Terium的设想能否实现,建设NEOM绿氢厂的意义都是重要的,因为它既在帮助一个严重依赖石油美元的王国转型,又将为其他国家对绿氢市场化的探索提供更多宝贵经验。

来源:能源评论•首席能源观