氢能科技装备制造的未来

“真是繁忙的一周”。47 岁的工程师 Axel von Levetzow说，他 是位于柏林的西门子能源吉瓦级电解槽工厂（西门子能源与液化空气集团的合资企业）的生产主管。

正值 9 月下旬，von Levetzow 和同事们一直忙于安装新设备，并稳步提高产能。与此同时，他们也在不断向来自工业领域、企业届政府部门（包括来自世界各地的能源部长）的各界人士，介绍工厂的电解槽生产计划。

“真是繁忙的一周”。47 岁的工程师 Axel von Levetzow说，他是位于柏林的西门子能源吉瓦级电解槽工厂（西门子能源与液化空气集团的合资企业）的生产主管。

正值 9 月下旬，von Levetzow 和同事们一直忙于安装新设备，并稳步提高产能。与此同时，他们也在不断向来自工业领域、企业届政府部门（包括来自世界各地的能源部长）的各界人士，介绍工厂的电解槽生产计划。

位于柏林的新建吉瓦级电解槽工厂是全球首家采用机器人和数字化技术实现高度自动化的工厂。

在工厂大厅里，von Levetzow 在一张显示不同工业领域能源生产和消耗的图表前停住脚步。他解释说，图表中很大一部分，即发电，可以通过直接电气化实现脱碳。

真正的挑战在于如何使化工或钢铁行业、炼油厂、交通、海运和航空等“难减排”行业脱碳。"生产绿氢是我们向所有经济领域提供可再生能源的方式"。

为生产绿氢电解槽 西门子能源与液化空气集团携手合作。液化空气对工业气体企业的需求了如指掌，双方的合资合作为双方带来了协同效应。"为了迅速提高产量并达到规模效应，我们必须说服市场。只有像液化空气这样掌握了氢气整个价值链的强大合作伙伴才能做到这一点，"von Levetzow 说。

2022 年，全球氢气需求量达到了每年 9500 万吨。钢铁生产需要氢气作为还原剂。航运公司目前正在寻求通过氢气来生产甲醇，航空和交通领域也紧随其后。目前，大多数氢气都是用煤或天然气生产的，会排放出有害气体。这就是为什么大规模生产可再生氢气的能力成为能源革命的核心。

电能多元转换， "Power-to-X"，简称 P2X，是目前行业内的“热词”。P2X 指的是将可再生能源发电转化为无碳 "绿色 "氢气或电制氢气，直接用作燃料或原料的过程。此外，它还可以进一步转化为气候友好型电制燃料，如电制甲醇或电制氨。

位于柏林的工厂是世界上首批工业规模的电解槽工厂之一。从 3 月份宣布到 11 月份开业，仅用了 8 个月时间就建成了一座智能工厂，为大规模生产电解槽树立了新标准。在此期间，工程师们一直在同时开发和升级新的生产设备，以加快生产进度。

西门子能源选址在此，绝非偶然，这个工厂同时还为世界各地的客户生产最先进的燃气轮机。一个多世纪前，这里就开始生产蒸汽轮机，为船舶发动机和工业生产带来了革命性的变革。如今，这里的电解槽生产也是如此。尽管在 2000 平方米的厂房里，机器人和机器运行发出的轻微声音与一个世纪前的生产情景大相径庭。 “我们是行业先锋，一直都是，” von Levetzow 说。

"在柏林的生产基地，我们有很多经验丰富的同事，他们知道如何提高产能并与供应商共同开发解决方案，"工厂技术服务主管 Mara Mertens 说。"这个项目并非即插即用"。她还指出，西门子能源一直与机械工程行业的长期合作伙伴密切合作： "在汽车行业，机器人处理备件是一回事。但是，如果它们必须处理具有超薄层的高敏感膜，那就困难得多了。”

Mertens 和 von Levetzow 在 2000年左右学习可再生能源领域的机械工程技术，当时该领域的推动者，用他们的话说，是 "理想主义者"。之后，von Levetzow花了数年时间进一步开发燃气轮机，而Mertens则周游世界，在从巴西到埃及的发电厂调试氢冷发电机。Mertens说："我们每个人都已准备好付出更多的努力。

迄今为止，西门子能源公司在其原生产基地仍使用大量手工作业。但新工厂的自动化程度很高： 镀膜机在膜的一侧镀一层薄薄的铂，在另一测镀一层铱。Mertens说："我们面临的挑战是，铂层必须非常薄，因为原材料价格昂贵，但铂层又必须足够厚，这样才能保证膜的可靠性。在生产线的末端，容器中装满了冲孔废料：所有这些都会被回收，一方面是由于生态保护的考虑，，另一方面是因为薄膜上铂和铱的残留物的价值本身。

新工厂的全自动照相机质量控制系统非常重要：它可以检测到膜涂层中最细微的不均匀，这可能会导致叠片的运行效率降低。大多数部件都被序列化，许多部件都要进行光学扫描。"Mertens说："我们已经掌握了从叠片控制到铱金属载量控制在内的所有生产过程数据。"我们获得了生产过程的数字孪生。这使我们能够确保产品的高质量，并每都在不断进行改进和提高。

“你还记得太阳能非常昂贵的时代吗？” von Levetzow问道。“后来生产规模扩大了，太阳能电池板的价格开始下降，使其生产具有了竞争力。电解水制氢行业也将出现同样的情况。我们看到了列车开动的时刻。”

2023年11月

莫里茨-加特曼（Moritz Gathmann）是驻柏林记者，自 2004 年以来一直为多家媒体提供报道，其中包括《DER SPIEGEL》和《Frankfurter Allgemeine Zeitung》。

图片和视频：西门子能源