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实现零净目标的区域方法
Nishadi戴维斯
美洲碳咨询主管
蓝色氢项目可以通过解决原料和发电的上游排放问题，获得数百万美元的额外税收抵免
尼沙蒂·戴维斯，体育博士
迈向零净值的努力
《10bet十博注册网站》(IRA)签署成为法律已经一年多了, 包含历史上最大的气候行动投资. IRA通过贷款为清洁能源发展拨款超过3700亿美元, 奖助金, 以及税收抵免，以促进美国的能源转型和能源安全目标. 推进这些目标的一个感兴趣的领域是氢.
氢在能源转换中起着关键作用，原因有几个. 它是一种多功能的清洁能源载体，可以利用风能等可再生能源生产, 水和太阳能, 以及像天然气这样的传统能源. 另外, 氢作为一种能量储存形式，可以通过在剩余时间储存多余的能量，并在可再生能源短缺时释放这些能量，帮助解决可再生能源的间歇性问题, 从而提高电网的稳定性. 最后, 氢, 在群众的基础上, 能量密集的燃料燃烧时不产生任何二氧化碳吗. 这对重工业是有益的, 在直接电气化面临挑战的情况下，氢可以取代或与传统燃料混合在一起吗.
因为氢在能量转换中扮演着重要的角色, 为了确保生产和消费都得到大力激励，政府投入了大量资金. 美国能源部(DOE)计划提供高达80亿美元的拨款，用于在美国各地开发几个氢中心. 另外, 爱尔兰共和军推出了一项新的10年清洁氢生产税收抵免激励措施:45V条款.
IRA 45V概述
虽然爱尔兰共和军已经实施一年了, 财政部对45V的全面指导尚未公布. 在高水平上, 然而，我们知道生产税收抵免将根据生产氢气的碳强度(CI)来支付。, 如果开发者达到了普遍的工资和学徒要求，就会获得5倍的生产信用奖励. 考虑到这一奖金，最高信用额度细分如下表所示.
虽然碳强度括号在最初的IRA立法中已经定义, 财政部还没有发布关于计算生命周期温室气体(GHG)排放量的额外指导或规定，这些温室气体排放量将用于计算氢的碳强度.
表1:氢生产税收抵免等级
碳强度(公斤有限公司2e / Kg H) | 最高信用额度(美元/公斤H2) |
0-0.45 | $3.00 |
0.46 – 1.5 | $1.00 |
1.6-2.5 | $0.75 |
2.6-4 | $0.60 |
生命周期排放和碳强度
取决于生命周期的排放边界, 生命周期评估(LCA)可以被描述为“门到门”,“从摇篮到大门”或“从摇篮到坟墓”的排放, 后一项包括在产品的整个生命周期中排放的温室气体总量, 过程或系统. 它考虑了产品发展的所有阶段, 从原料提取, 加工和运输到最终使用和报废处理或回收. 45V的预期系统边界是“从摇篮到栅极”.这个边界类似于“从摇篮到坟墓”的边界, 但它没有考虑产品离开生产工厂后的排放影响, 从制造商的生产设施到最终目的地的运输过程中产生的排放, 以及与产品使用有关的排放, 不被考虑.
碳强度将产生的排放量标准化，通常以二氧化碳当量(CO)来衡量2E)，以特定活动、投入或产出为单位. 在45V的情况下，碳强度以CO千克为单位测量2每千克氢(公斤有限公司2H e /公斤2).
产氢途径
有几种不同的途径, 具有不同的碳强度, 为了产生氢气，每个生产途径都被涂上了颜色分类. 绿色氢利用可再生能源发电，然后通过电解将水分解成氢原子和氧原子. 电解是在两个多世纪前被发现的，但它并不是一种经济的制氢途径，因为它是一个非常耗能的过程. 然而，随着可再生能源电价的下降和对净零能源经济的推动, 随着企业开始扩大绿色氢生产规模，以利用政府的税收优惠政策，这一领域的研究已经太多了.
从化石燃料来源制氢, 比如天然气, 已经存在了几十年，是迄今为止最经济的制氢途径吗. 目前, 大多数商业氢气是由甲烷产生的，而甲烷通常来自天然气. 虽然经济，这个过程排放大量的二氧化碳(CO)2)，被称为灰氢. 然而，捕获CO是可能的2 在它被排放到大气之前的生产阶段. 这个过程完成后，氢就被称为蓝氢.
蓝色氢温室气体排放
蓝氢主要由蒸汽甲烷重整(SMR)产生。, 或自动热重整(ATR)，在制氢过程的下游安装一个碳捕获装置.
图1:蓝色制氢过程
在蒸汽甲烷重整和自热重整中, 相关的化学反应产生的温室气体排放量大致相同. 这些过程排放占通过化石燃料生产氢的温室气体排放总量的很大一部分. 利用最新的碳捕获技术，CO2 捕获率可达95%及以上. 这减少了温室气体的排放, 因此整体CI, 蓝氢生产过程所固有的. 然而，为了达到45V信用额度的最高等级，必须完成其他从井到栅极的减少.
下图显示了与灰氢生产相关的从井到门的排放. 有三个主要的排放源对总体CI有贡献:天然气开采和运输排放, 设施制氢排放, 以及与发电有关的排放. 国际能源署(IEA)估计，未经稀释的天然气产生的灰氢的碳强度在10-14千克二氧化碳的范围内2H e /公斤21 这就没有资格享受政府的税收优惠了.
图2:从油井到闸门的灰氢排放
蒸汽甲烷重整制氢过程中直接排放的二氧化碳约为9千克2H e /公斤21 并且可以通过碳捕获最小化，如下面的图3所示.
图3:从油井到闸门的蓝色氢排放
国际能源署估计93%的二氧化碳2 从小型反应堆设施内的直接排放源捕获可以将生产设施内的碳强度降低到0.7 KgCO2/公斤H2, 使蓝色氢的总CI达到1.5-6.2公斤二氧化碳2e / KgH2. 为了达到这个范围的下限，上游的排放必须相应最小化.
蓝色脱碳机会
下表总结了计算蓝氢碳强度时必须考虑的排放源
表2:蓝色氢碳强度情景
蓝色氢参考案例 | 上游排放CI (公斤有限公司2H e /公斤2) | 工厂运行(95%捕获率)CI (公斤有限公司2H e /公斤2) | 电力需求CI (公斤有限公司2H e /公斤2) | 总计。 (公斤有限公司2H e /公斤2) |
场景一 平均上游排放量 中位数电CI | 2.25 | 0.45 | .7 | 3.4 |
情形B 低上游排放; 中位数电CI | 0.8 | 0.45 | .7 | 1.95 |
情形C 低上游排放; 低电量CI | 0.8 | 0.45 | 0.025 | 1.28 |
使用这个表格，我们可以计算可以获得的税收抵免. 天然气和电力生产占整体蓝氢碳强度的很大一部分. 美国天然气的平均CI为2.49公斤二氧化碳2H e /公斤22. 这可以简化为2.25公斤一氧化碳2H e /公斤2 当去除与配电网相关的排放时，氢电厂通常不会利用. 美国电力的碳强度中值是 .7公斤二氧化碳2H e /公斤23 并且被用来代替平均值.
场景一:
使用美国天然气的平均CI和美国电力的中位数CI, 总碳强度计算为3.4公斤二氧化碳2H e /公斤2 哪个与0美元的最低税收抵免等级相关.每公斤60 H2.
场景2:
下一个, 让我们考虑这样一种情况，即来源不同的天然气，甲烷泄漏率为0.16%2 和CI (0.8公斤二氧化碳2H e /公斤2.在这种情况下，蓝色氢的CI降低为1.95公斤二氧化碳2H e /公斤2 谁有资格得到0美元.75 /公斤H2 税收抵免.
场景C:
最后，让我们通过改用可再生能源来降低电力的碳强度. 在最后的场景中，我们的CI变为1.28公斤二氧化碳2H e /公斤2 并且有资格获得1美元.00 H /公斤2 生产税抵免.
下表总结了上述情景对生产1000 MTPD H的蓝色氢气工厂的货币影响2 效率为85%.
表3:1000MTPD的税收抵免影响2 生产设备
上游排放 (公斤有限公司2/公斤H2) | 工厂操作 (公斤有限公司2/公斤H2) | 电力消耗 (公斤有限公司2/公斤H2) | 总H2 CI (公斤有限公司2/公斤H2) | 氢税等级 (美元/公斤H2) | 年度抵税额 (百万美元/年) |
2.25 | 0.45 | .7 | 3.4 | $0.60 | $175.20 |
0.8 | 0.45 | .7 | 1.95 | $0.75 | $219.00 |
0.8 | 0.45 | 0.025 | 1.28 | $1.00 | $292.00 |
上表显示了一个生产1000 MTPD H的蓝色氢气设施2 能产生292美元吗,000,如果电力和天然气是战略性来源，每年可获得6万美元的税收抵免. 与基本信贷利率相比，这是每年超过1.16亿美元的增长. 相反, 不评估其与天然气和电力有关的排放的设施，如果其电力和原料是从高排放源采购的，则可能超出基本信用额.
必须进行排放评估，以确定与任何特定生产设施相关的实际CI. 新项目应该从概念阶段开始进行这些评估，以便在早期设计阶段做出决策，以最经济的方式减少碳足迹. 随着项目的不断发展, 排放评估应以新的和具体的信息进行更新，以确保项目按计划实现碳强度目标.
结论
尽管大多数人对完整45V指南的预期都集中在绿色制氢排放核算上, 重要的是要认识到，有关上游排放核算的规定也将对蓝氢产生重大影响. 如本文所示， 蓝色氢原料和电力使用的减排可以带来数亿美元的税收抵免. 另外, 以这种方式激励减排，有助于美国实现到2050年减少上游和中游资产甲烷排放、实现净零排放的目标.
