核能制氢 帮美国核电“活下去”

一些行业专家表示，在合适的条件下，生产氢气可以为一些逐渐老化的美国核反应堆提供一个生存下去的机会，让它们避免遭受提前退役的厄运。

虽然核能发电量占全美清洁电力的一半以上，可是许多核电站过的并不轻松，它们要与更便宜的天然气和可再生能源发电进行竞争。因此，核行业呼吁联邦政府制定政策，承认核能在供应清洁能源方面的价值，为支持核能提供帮助。

核能产氢能够为核反应堆们提供额外的收入来源，潜在性的有助于维持正在老化的反应堆在某些市场上的服役状态。因为利用核电厂生产的电力和蒸汽来生产氢气，可以使公用事业企业以输出满功率的方式运行核电站，避免在可以选择成本更低的能源时削减核能的产量。

能源行业的代表和观察员预测，核能在氢领域中扮演重要的潜在角色。虽然氢是一种清洁能源，但美国大部分氢燃料是利用气电厂发电制造的，而后者产生碳排放。相比之下，核电厂运行时不会产生空气污染或二氧化碳，它们能够成为没有碳排放的制氢替代品。

专家们认为，在未来10年，也可能到2020年代中期，这项技术在商业上会变得可行，这取决于全国各地得各种示范项目是否取得成功。

哥伦比亚大学全球能源政策中心的高级研究学者Julio Friedmann说：“这取决于我们是否要做核能制氢，但这肯定是可行的。在物理、化学或热力学中，没有什么困难。有很多提议是愚不可及的。但这个不是，这是一个采用简明技术的直接明了的工程。”

然而，监管框架和市场动因会最终决定核能制氢的规模增大的速度。虽然这项技术仍需要获得成功的展示和实践，但国家必须制定政策，鼓励对这个领域的投资，简化对基础设施建设的许可，并为生产的氢开发应用市场。

杜兰能源研究所副所长Eric Smith说：“我认为我们可以在几年内，在现有厂址进行一次扩大规模的试点。要保证核能制氢的商业性和竞争力，实际上还要取决于什么样的法律监管框架。”

一些联邦官员已经对包括核能制氢的绿色氢气表现出兴趣。ClearPath是一个专注于促进气候保护和能源方案的非政府组织，其政策总监杰里米·哈雷尔(Jeremy Harrell)说：“考虑到最近几个月要出台的法案，核能的机会可能在几年内就会出现，用不了等几十年。”

哈雷尔还说：“我认为，未来会看到公共政策一致的努力试图从整体上加速氢产业发展。我认为有一些令人非常兴奋的项目...我认为这些项目将取得成功的，并展示发展机会。我不认为技术马上就可以准备好，我认为我们说的是20世纪20年代中期......但也许在未来几年内就行。但明显不会还需要几十年。”

可行性视区域而定

专家们津津乐道的还有核能的利用效率。核能制氢，利用反应堆生产的电力和蒸汽，通过高温电解工艺，这比更常见的低温电解工艺的效率更高。不过，低温电解的工艺正在进一步发展。

爱达荷州国家实验室（Idaho National Laboratory）综合能源系统负责人Shannon Bragg-Sitton说：“研究人员正致力于“尽快的”部署核能制氢。”

Bragg-Sitton谈到：“一个可能的方案是首先采用低温电解，将其作为消纳核能发电的方法。因此，我们正在与业内伙伴合作，评估这些备选方案的技术和经济可行性，而且已经与行业合作完成了大量研究。”

Bragg-Sitton还说，在一些市场上，反应堆可能更多地致力于生产氢气，而不是生产能源（电力）。她预计，在10年内，会看到大规模商业化运行的核能制氢。

“核能制氢的可行性将取决于其实施的区域，因此我们要进行区域特性分析。我们不知道，在任何地方还是在某些市场，核能制氢是不是一个好的经济解决方案。跟做任何事情一样，我们必须评估可以在哪里实施核能制氢。”

行业看到了机遇

美国能源部（DOE）已经通过公私伙伴关系，向几个公司提供了数百万美元，这些公司正在试图建造示范规模的设施以实现核电产氢。

Xcel 能源有限公司正在与DOE签订合同，以启动一个示范项目，通过高温电解制氢。它计划，到本世纪中叶，生产的电力100%没有碳排放，作为实现这个目标的一部分，Xcel 正在寻找新的技术，对剩余的20%实现脱碳。Xcel公司负责核能战略与创新的副总裁Patrick Burke说，核能在支持增加可再生能源方面可以发挥关键作用，为实现100%脱碳的目标提供了新的可能。

Burke说：“利用核能制造绿色的氢，并相比需求达到一定规模，以发挥重要意义，这个过程需要时间。我们的示范项目需要两到三年。我估计，距离大规模生产绿色氢可能需要三到五年或更长时间。”

亚利桑那州公共服务公司（ArizonaPublic ServiceCo. ）正与能源部合作，目的是在帕洛佛得（Palo Verde）核电站生产氢气。该公司总经理迈克尔·格林(Michael Green)表示，公司打算在燃气轮机中使用氢作为燃料，来实现脱碳，从而延长天然气工厂的寿命。他说：”至少到2040年代中期，公司注重于核能投资，未来几十年这些投资的的最大价值将靠氢气生产来创造。”

格林说：“对于工业经济体和发达经济体而言，世界已经为氢能的开发和利用开辟了道路。我们看到很大的希望，当然也有很大的机会，使我们能够在获得许可的整个寿期内，让Palo Verde核电站保持核竞争。”

下一代核反应堆也可能在氢气领域发挥作用。NuScale Power LLC专注于开发新的核反应堆。NuScale的营销和通信副总裁Diane Hughes说，NuScale“对反应堆的制氢能力产生了浓厚的兴趣。”

在一封电子邮件中，Hughes说：“我们的商业化计划是在2027年晚些时候做好交付模块的准备，在这个时间范围内，客户（可能）希望部署NuScale工厂进行制氢，这可能在10年内发生。”

核能研究所（NuclearEnergy Institute）政策制定和公共事务副总裁John Kotek说：“在短期内，这些示范项目就可能发挥作用，协助证明核能制氢技术。”

Kotek说：“它开始为这种零碳排放的产氢技术创造一个市场，我认为这将吸引更多的投资。我们对现有工厂的新机会感到兴奋，同时也对一些我们希望引入市场的新技术感到兴奋。”