作者 Moritz Gathmann
凭借其极低的排放，莱比锡南部热电联产电厂是世界上最清洁的电厂之一——一旦氢气燃料变得容易获得，它将能够燃烧100%的氢气。
煤炭在德国东部这个地区的工业历史中占据不可或缺的地位。自19世纪中期以来，来自莱比锡南部露天褐煤矿的煤炭为这座城市的工业崛起做出了贡献。直到最近，莱比锡60万市民及其工业所需的60%的热能仍来自燃煤电厂。
但现在，随着德国和欧洲正处于从煤炭向可再生能源过渡的能源转型进程 ，这座城市也在打破过去，为未来铺平道路。2023年10月，市属公用事业公司Stadtwerke Leipzig启用了一座热电联产电厂 (CHP)，能源利用率接近94%，还能生产125兆瓦的电力和163兆瓦的热能，树立了新的标杆。电厂采用了两台西门子能源SGT-800 燃气轮机，每台功率为62兆瓦，均可以燃用氢气。虽然该电厂目前仍使用天然气作为燃料，但已经能够使用高达30%的氢气。未来，仅需对燃气轮机燃烧室和一些辅助设备进行改造，它们就能升级为100%燃氢运行。
我们仍需要一些时日才能使用可负担的绿氢，到那时这座电厂将被改造成一个燃氢电厂。目前，它是德国最清洁的电厂。
Karsten Rogall
莱比锡市政公用事业公司管理层发言人
“我们为拥有德国最低氮氧化物排放的热电联产电厂而感到自豪。通过这座电厂，我们就踏上了城市设定的脱碳之路，”莱比锡市政公用事业公司管理层发言人Karsten Rogall说。作为德国发展最快的城市之一，莱比锡的目标是到2038年实现能源生产的碳中和。莱比锡市政府目前正在附近建设德国最大的太阳能热电厂，加上这座热电联产电厂，该市将如期实现这一目标。
燃氢电厂有望在未来的能源生产中发挥关键作用。氢气的优势在于它可以作为太阳能或风能生产的剩余能源的储存介质。它还可以通过管道或液态形式的罐装船便利地运输到需要的地方。
除了太阳能和风能，核能、生物质能和水电也将成为全球未来能源结构的一部分，特别是在德国，用于替代煤炭和天然气的碳中和能源非常有限，西门子能源“净零”项目总监Thomas Neuenhahn解释说。他负责制定和实施西门子能源在欧洲和非洲的电厂机组的净零战略。
Karsten Rogall认为，高效的燃气电厂（如莱比锡南部新建的电厂）是实现净零目标不可或缺的组成部分。“我们看到太阳能和风能的快速发展，但在未来几年内，如果我们想保证客户的能源供应安全，特别是在冬季气温降至冰点时，我们还需要依赖燃气电厂，”Rogall说。
这座新的热电联产电厂配备一个储热罐，可将热能和电力生产与热需求分离，从而最大限度的增加收入来源。大多数时候，特别是在冬季，热电联产电厂主要提供热能。但在夏季，当可再生能源生产不足时，它也可以作为“调峰电厂”使用，将多余的热能储存在储热罐中。由于向可再生能源过渡过程中电网停电风险加大，新电厂还配备了电池储能系统，用于支持黑启动。
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让高度灵活和氢能就绪的燃气电厂（在15分钟内达到满负荷）成为波动性更大的电网的支柱，这一想法符合德国和欧洲立法者的战略。
2022年，欧盟通过了一项到2030年生产和进口1000万吨可再生氢的计划。到2050年，可再生氢气有望满足欧盟约10%的能源需求，从而显著减少能源密集型工业过程和运输部门的碳排放。
随着一些氢气生产设施的建设，氢经济的发展势头越来越强劲，但仍落后于行业预期。因此，如Karsten Rogall解释的那样，从商业角度来看，天然气仍然是目前的正确选择。那么，绿氢或低碳氢气何时才能“击败”天然气呢？
“这是天然气加二氧化碳价格与氢气价格持平的问题，”Thomas Neuenhahn说。“二氧化碳价格的逐步上涨和氢气产量的增加将使天然气加二氧化碳价格与绿氢之间的价格在2040年左右持平，”Neuenhahn引用了最近的一项分析补充道。根据同一分析，与低碳或“蓝氢”（通过碳捕获和储存）的价格持平将更早实现。
这是天然气加二氧化碳价格与氢气价格持平的问题。
Thomas Neuenhahn
西门子能源净零项目总监
莱比锡市政公用事业公司正在为这一未来做准备。“在未来几年内，我们将与西门子能源一起升级我们的燃机，使其具备100%燃烧氢气的能力，”Karsten Rogall说。该地区为这一未来做好了充分准备：一条输氢管道将在电厂附近铺设，该管道是全长9000公里的德国氢气核心网络的一部分，计划在附近建设一个电解水制氢工厂。“我们有足够的空间，我们有专业的技术，我们有合适的合作伙伴携手并肩工作，”Rogall说，这也是考虑到在紧张的地缘政治形势下的能源独立。
“尤其是俄乌冲突突显了欧洲对俄罗斯化石燃料的依赖。氢气，特别是来自可再生能源的绿氢，为减少对动荡的全球能源市场依赖并提高能源安全提供了一条途径，”Rogall说。“氢交易可以使能源供应链更多元化，减少对单一供应商的依赖，并加强与新合作伙伴的关系。”
欧盟未来氢气生产成本预测： 在东欧地缘政治动荡之后，氢气价格与天然气加二氧化碳价格之间的持平的预测必须重新调整。现在预计绿氢价格将在2040年左右与包含碳税的天然气价格持平，而蓝氢或低碳氢气将更早达到该平衡点。
在他看来，开发和利用氢气技术可以使德国和欧盟在未来能源行业的关键领域中处于领先地位，并创造经济和地缘政治优势。然而，要实现这一目标，需要一系列其他条件的配合。例如，一个一致认可的欧洲氢气战略促进跨境合作，统一法规，并支持具有竞争力的欧洲氢气行业的发展，Rogall说。
此外，还需要增加公共和私人对氢气技术的投资，包括电解、存储和运输，以及为建设氢气基础设施（如管道、电解槽厂和加氢站）提供大量资金。
最后，Rogall强调了国际合作的必要性：“我们需要共同努力，制定有关氢气生产、质量和安全的全球标准，并与摩洛哥、加拿大和智利等国家在氢气贸易和技术开发方面，建立国际合作伙伴关系。通过采取这些措施，政策制定者可以创造一个有利的环境，并确保其为一个更可持续、更安全和更繁荣的未来做出贡献。”
莱比锡市政公用事业公司管理层发言人Karsten Rogall认为，在当前政治不确定的时期，多元化的能源组合是明智之举。因此，他建议采取以下10项行动。
注意：顺序不代表优先级，因为所有要点都应考虑在内。
1. 大力投资太阳能、风能和其他可再生能源。
2. 使用天然气作为过渡燃料，因为它比煤炭排放的二氧化碳少。然而，我们也要了解其局限性，并为最终逐步淘汰天然气做好规划。通过氢能就绪电厂，可以灵活的达成这一过渡。
3. 投资于储能解决方案（电池、抽水蓄能）以应对可再生能源的间歇性，确保电网稳定。
4. 推广住宅和商业客户的能效计划。
5. 采用智能电网技术，以优化能源分配，减少峰值负荷，更好地整合可再生能源。
6. 关注新技术、新项目的发展，以及在本地实施是否具有经济意义。
7. 与当地社区合作，解决其关心的问题，为转型获取支持，并确保对所有人公正的转型。
8. 就转型计划、成本和收益与所有利益相关者保持公开透明的沟通。
9. 对电网基础设施进行充分投资，以实现可再生能源的整合，支持建设可靠且具有韧性的能源系统。在转型期间确保电网的可靠性和稳定性，因为整合可再生能源可能会为其带来挑战。
10. 优先考虑环境正义：确保所有人能公平享受能源转型带来的利益和承担责任。
关于作者：Moritz Gathmann，柏林记者，自2004年以来为包括《明镜周刊》和《法兰克福汇报》在内的众多媒体提供报道。
图片和视频组合来源： 西门子能源
Thomas Neuenhahn的摄影：Frank Peterschröder
