由氢能委员会提供
随着脱碳竞赛势头渐强，氢气成为焦点。在领先的能源转型技术解决方案提供商托普索，人们越来越关注尖端固体氧化物电解槽 (SOEC) 工厂。
托普索获得了欧盟创新基金 9400 万欧元的资助，该基金是创新低碳技术最大的资助项目之一，托普索计划于今年在丹麦海宁启用其新的 SOEC 制造工厂。该工厂的初始产能为 500 兆瓦 (MW) SOEC 装置，未来有可能进一步扩大。这是托普索历史上最大的投资之一。
电解器利用电力将水分子分解为氢和氧，从而产生氢气。当使用可再生电力驱动时，电解可产生低排放氢气，可用于钢铁、采矿和长途运输等能源密集型行业的脱碳，这些行业的全球温室气体排放量总计约为 30%。
事实上，托普索预计其海宁电解器生产的清洁氢气将减少 4000 多万吨二氧化碳2-当量排放量，与使用未减排化石燃料生产的传统氢气相比，在运营的前 10 年内排放量减少了 10%。这相当于每年从道路上减少 950,000 多辆汽车。托普索预计将成为一个多千兆瓦 (GW) 的目标市场，SOEC 工厂标志着全球电解槽生产的未来可扩展性。
技术创新、设施突破
氢电解可以通过三种主要技术实现：SOEC、质子交换膜 (PEM) 或碱性电解。SOEC 是这三种技术中发展最为迅速的技术，需要更高的温度和蒸汽而不是液态水。虽然 SOEC 历来由于成本相对于容量而言较高而不太有吸引力，但它在更高的温度下运行，因此表现出更快的动力学和更高的电导率。这意味着它可以在较低的电压下运行，从而降低相对于氢气输出的功耗，从而以更少的电力生产更多的氢气。
事实上，托普索的 专有的下一代 SOEC 技术 与传统电解槽技术相比，每单位功率输入可多产出 20% 至 30% 的氢气。与产生废热的技术（如氨、甲醇或钢铁生产）相结合时，托普索的 SOEC 电解槽可在兆瓦或千兆瓦容量下实现业内最低的平准化氢气成本。
这使得这种电解特别适合高价电力市场和化学或电子燃料生产。托普索的第一个 SOEC 客户 First Ammonia 就是一个很好的例子。从 2025 年开始，这家总部位于纽约的公司计划开发模块化、商业规模的工厂，利用托普索的 SOEC 技术生产清洁氨。
为了扩大 SOEC 技术的应用，托普索需要在制造业中突破类似的界限。在丹麦，托普索做到了这一点。托普索占地 23,000 平方米的海宁工厂预计将于 2024 年投入运营，将直接雇用约 150 名员工，并通过其供应链、建设、维护等方式创造大量间接就业机会。
作为同类项目中的首例，该工厂提供了许多学习机会。托普索将电解槽生产规模扩大了百倍，电解槽产能从 5 兆瓦增加到 500 兆瓦，同时还开发了支持航运、航空、钢铁和其他行业的基础设施。
对能源转型的更广泛影响
托普索的清洁氢能可替代各种行业和工艺中的化石燃料，例如低排放发电。它还可以通过该公司的 Power-to-X 流程，其中清洁氢气可作为能源载体、原材料生产等的原料或直接燃料。应用范围从钢铁和水泥生产到氨、电子甲醇甚至可持续航空燃料。
监管机构对托普索的成功寄予厚望。海宁工厂支持欧盟委员会到 2030 年在欧洲部署 40 吉瓦电解槽的提议，并发挥其 净零工业法案该文件将电解槽技术列为八种可加速气候行动和行业竞争力的战略净零技术之一。
随着需求的增加，Herning 预测了更多需求的潜力。托普索已经 与 ABB 和 Fluor 结成联盟电气化和自动化领域的领导者 ABB 以及工程和建筑领域的领导者 Fluor，设计电解槽制造设施的标准化概念，从其 最近宣布的计划 在美国弗吉尼亚州建造一座新的 $4 亿美元的 SOEC 工厂。Herning 的经验以及标准化概念和新的内置效率将使弗吉尼亚工厂受益。
从丹麦和美国工厂开始，托普索计划探索新的合作伙伴关系和商业模式，将先驱者聚集在一起，组建新的前瞻性联盟。由于在澳大利亚、欧洲和北美都有潜在市场，因此加快电解器生产、加快项目完成速度并获得监管明确性至关重要。
未来的经验教训
为了符合欧盟的气候目标并满足日益增长的消费者需求，托普索新建的 SOEC 电解器工厂标志着其在可持续能源之路上迈出了重要一步。这种高效电解器的生产为能够推动发展的一种氢气生产方式树立了全球典范。
对于托普索来说，这不仅仅是开发 SOEC 技术和建设这些工厂。它还涉及使该技术成为 Power-to-X 价值链更广泛范围的一部分。通过这种方式，托普索可以整合 SOEC 和后端解决方案，以促进无风险、有竞争力的产品——成为清洁氢、清洁氨、电子甲醇等产品的关键供应链合作伙伴。托普索正在积累丰富的经验和技术知识，数十年来一直致力于下游合成技术和相关工艺。
托普索在电解领域拥有 40 年的历史——从固体氧化物燃料电池到 SOEC 装置——拥有数千个数据点，可帮助实现卓越的性能和可靠性。该公司最大的投资之一目前正在开发中，该公司希望这只是一个开始。随着托普索与政策制定者、监管机构和广大公众合作开展志同道合的项目，它已准备好将这些初步经验应用于未来的发展。
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