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建筑能源轉(zhuǎn)型背景

在全球碳中和、傳統(tǒng)能源向清潔能源轉(zhuǎn)型的大背景下，建筑以及城市能源供給也是炙熱話題。據(jù)聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署發(fā)布的《2022年全球建筑建造業(yè)現(xiàn)狀報告 》的建筑能源趨勢強調(diào)，自2015年以來，隨著投資的增加以及政策層面取得的進展，且在建筑面積持續(xù)增加趨勢的同時，必須做出更大的努力來減少整體排放并提高建筑能效。到2021年，越來越多的國家和地區(qū)承諾提高建筑能效，提供建筑物脫碳的詳細策略。全球能源效率投資增加了大約16％，超過2300億美元 。

2022年，由于俄烏戰(zhàn)爭以及隨之而來的歐洲能源危機，脫碳減碳之路注定艱難。全球能源價格波動、各經(jīng)濟體面臨的生活成本危機以及利率上升對政府、家庭和企業(yè)的建筑脫碳投資的影響，均帶來了進一步的風險。政府間氣候變化專門委員會最新發(fā)布的評估報告給出了明確的信息，即建筑建造業(yè)在達成《巴黎協(xié)定》的全球減緩氣候變化目標中大有潛力可挖。潛力機會包括提高現(xiàn)有建筑物的效率和使用、提升新建筑物能效、建筑物使用高效照明電器和設(shè)備、建筑物進行可再生能源整合以及建筑材料實現(xiàn)脫碳生產(chǎn)。

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德國Esslingen氫能小鎮(zhèn)

在這樣的背景下，德國南部巴登符騰堡州州府斯圖加特邊的Esslingen埃斯林根小鎮(zhèn)在2019年應運而生。該試驗街區(qū)是以氫能供能為目標價值的試驗街區(qū)。其核心是一個面向未來的整體能源概念，包括聯(lián)網(wǎng)的能源系統(tǒng)和一個生產(chǎn)和使用綠色氫氣的研究項目。作為六個試點項目之一，該街區(qū)正得到BMWi資金優(yōu)先項目 ＂太陽能建筑／節(jié)能城市 ＂的支持，資金量約為1200萬歐元。

占地120，000平方米的新建筑區(qū)，包括450套公寓（外加辦公和商業(yè)空間，以及埃斯林根應用科學大學的新大樓），正在作為一個 ＂氣候中立 ＂區(qū)而建設(shè)。

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居民區(qū)層面的能源概念

該街區(qū)的核心是一個具有網(wǎng)絡化能源系統(tǒng)的能源概念和一個生產(chǎn)和使用綠色氫氣的研究項目。作為六個試點項目之一，該街區(qū)得到了約1200萬歐元的支持，這是聯(lián)邦經(jīng)濟和氣候保護部（BMWK）＂太陽能建筑／節(jié)能城市 ＂優(yōu)先資助項目的一部分。該能源概念由三方共同規(guī)劃、資助和實現(xiàn)－－成立于2019年的Polarstern Erzeugungs GmbH、埃斯林根市和Norbert Fisch教授創(chuàng)辦的綠色氫氣埃斯林根有限公司。

EGS－plan工程公司的首席執(zhí)行官幫助制定了整體的能源概念，并協(xié)調(diào)了建筑技術(shù)，包括氫氣發(fā)電。該區(qū)是城市未來能源使用的典范和展示項目。每個居民在埃斯林根區(qū)生活和行動的二氧化碳排放量每年不到一噸。該能源中心自2021年底以來一直在試運行。

建筑屋頂上都裝配了光伏系統(tǒng)。所產(chǎn)生的電力用于供應住戶，用于電動汽車和電解氫。

該項目與早期方法的不同之處在于從單個建筑到鄰里解決方案的步驟，即到一個系統(tǒng)的解決方案，其中電力、供暖、制冷和移動部門的耦合是一個目標。與之前的組成部分（光伏、熱泵、熱氣密性建筑圍護結(jié)構(gòu)、熱分配網(wǎng)絡）相比之下，新的組成部分是綠色氫氣的生產(chǎn)和銷售，它被輸入天然氣網(wǎng)絡，未來將通過H2管道直接供應給工業(yè)和交通。能源系統(tǒng)的核心是一個安裝在街區(qū)地下的電解廠，它每天最多生產(chǎn)400公斤氫氣或每年80噸。該項目的獨特之處在于，電解過程中產(chǎn)生的熱量被用來向周圍建筑提供溫度約為65攝氏度的熱量，這大概占綠色電力所提供熱量的30％。電解氫的利用率通常為60％至65％左右，計劃將提高到80％至85％左右。這是該項目的核心。

9．80米長的H2儲罐被埋在地下，是分配氫氣之前的暫存地。

部分綠色電力來自于安裝在各個建筑上的光伏系統(tǒng)（約為1．5兆瓦），這些建筑的太陽能利用率達到了最高。太陽能電力主要用于供應居民（租戶用電）和電動汽車。剩余的電力（約20％至30％）用于電解，以生產(chǎn)綠色氫氣。大約70％的氫氣生產(chǎn)用電來自于本地的風力渦輪機。根據(jù)BMWK在春季宣布的目標，光伏發(fā)電將從現(xiàn)在的60千兆瓦擴大到2030年的215千兆瓦。即使德國的電力消耗從現(xiàn)在的約550 TWh／a增加到2050年的1，000 TWh／a，在未來幾十年內(nèi)也會有大量的綠色電力剩余。2021年11月，我們在為德國房地產(chǎn)業(yè)撰寫的論文中指出，并以數(shù)字證明，為了實現(xiàn)氣候目標，即每年20至22千兆瓦的光伏增加率，未來至少有三分之二的光伏系統(tǒng)必須建立在室外表面。屋頂上的潛力（新建筑和現(xiàn)有建筑加起來）遠遠不足以實現(xiàn)這一目標。這一發(fā)展證實了＂我們正在成為一個電力社會 ＂的說法。

電解制氫設(shè)備是能源中心的亮點。它每天將剩余的可再生能源電力轉(zhuǎn)化為大約400公斤的氫氣。在政府的資助下，目前氫氣的銷售價格為每公斤8至9歐元。

項目核心關(guān)鍵詞：

．屋頂光伏系統(tǒng)供電制氫，且部分用于電動汽車充電。

．街區(qū)內(nèi)設(shè)有獨立的能源站，裝配電解制氫設(shè)備。

．電解制氫過程中產(chǎn)生的熱量為建筑供熱。

．地下埋有儲氫罐，作為氫能分配之前的臨時儲存地。

．生產(chǎn)出來的綠氫重新用于建筑供能。

．多余氫氣輸入市政管道供宏觀調(diào)配。

該試驗街區(qū)于2019年開始建設(shè)，截止到2022年共生產(chǎn)綠氫6702kg。是建筑終端自給自足，碳中和的示范街區(qū)。

該項目為氫能產(chǎn)業(yè)園配套住宅，封閉場景應用，小場景氫能產(chǎn)業(yè)閉環(huán)，新能源在建筑以及城市規(guī)劃中的應用提供了非凡的參考價值。

該項目也是香橙會“2023年德國／歐洲氫能產(chǎn)業(yè)考察之旅”中的一站。香橙會2023年德國／歐洲考察之旅詳細信息即將發(fā)布。

       原文標題 : 氫能小鎮(zhèn)怎么建？看德國埃斯林根氫能小鎮(zhèn)