可再生能源，是大自然赋予的无尽宝藏，生生不息，永续流转，既不会枯竭，也无需担忧耗尽，它对环境无害或危害极小，适宜就地开发利用。太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等等可再生能源的优势，不仅在于它们的永续性和环保性，更在于它们无处不在的广泛分布，这种就地取材的便利性，使得可再生能源的开发和利用变得既高效又便捷。
展望未来，可再生能源的发展前景充满了无限的可能和潜力。据国际能源署的权威预测，未来五年内，全球可再生能源的装机容量将如雨后春笋般迅猛增长，直至达到7300GW的惊人规模。而到了2025年初，可再生能源更有望成为全球电力供应的中流砥柱，引领我们步入一个更加清洁、绿色、可持续的能源新时代。
在这场绿色革命的浪潮中，各国政府无疑扮演着至关重要的角色。他们纷纷将可再生能源视为国家发展的战略重点，给予前所未有的重视和支持。这一明智之举不仅为可再生能源的发展注入了强大的动力，更为地球的绿色未来描绘了一幅充满希望的蓝图。
可再生能源占总能源比例现状及预期图表
（资料来源：《What are Power-to-X solutions?》Björn Bofinger
统计：LUT; Energy Watch Group; © DW）
在这样的未来发展背景下，一种新颖的可变可再生能源利用技术开始发展起来，这就是我们今天要为大家介绍的“POWER to X”技术，以及它在欧洲国家建设能源岛中的实践应用。
POWER-to-X（通常缩写为 P2X）代表着一种变革性的能源生产和利用方法，是指将剩余电力（尤其是来自风能或太阳能等可再生能源的电力）转化为其他有用形式的能源或化学品的储能利用技术。“X”可以代表不同的最终产品，例如氢气、合成天然气 (SNG) 以及液体燃料。
不难理解，这是一种在生产大于消耗时，将存余的可再生电力进行储存和使用的方法，有助于平衡电力供应和使用，大大缓解诸如太阳能及风能等自然能源供应的波动性和不稳定性。
能源岛中的P2X实践应用
德国能源岛建设计划
德国正在领海水域掀起一场绿色革命，首次计划建造两个生态能源岛。这两个由安联集团和丹麦投资者联手打造的人工岛，每个面积约50公顷，将建在30-40米水深的北海近海之上。每个岛屿的建造费用预计为20-25亿欧元，是德国在领海海域的最大规模投资之一。
这两个人工能源岛将建在距离德国海岸线约150公里的专属经济区内。初步计划是将周围的海上风电场的电力集中起来，输送到北海沿岸国家，并且岛上将建造大规模P2X装置，通过电解产生绿色氢气及其他储能产品。此外，项目还计划在北海铺设氢气管道，连接到陆地或其他绿色氢气管网。
这些岛屿的建设预计将于2032年底完成，根据当前的海上风能区域规划计划指定区域建设。今年4月，9个欧洲国家在比利时奥斯坦德举行的北海峰会上通过决议，要在2030年之前把北海海上风电场的容量从2021年的30kMW增加到120kMW。到2050年，还将进一步增加到300kMW。
哥本哈根能源岛
1.显著节省成本
由于规模效益显著，成本得以降低。例如，建造一个能源岛来承载10GW的海上风电比在海上平台上建造传统的高压直流转换器更便宜，原因很简单，因为建造每个额外的钢套的成本都高于岛上每增加一公顷土地的成本。岛上氢气生产也将显著降低传输成本，因为氢气管道的成本仅为高压直流电缆的约20%。
2.加快建设速度
海上风电建设可以加速，因为能源岛依赖当地现有的其他海上基础设施（如港口、桥梁和隧道）供应链，因此可以轻松调动和扩展，创造当地就业和活动。建立一个可容纳 10GW 海上风电的岛屿比建造海上换流平台要快得多。
3.减少电网限制
岛上制氢将提高电缆利用率，大幅减少电网建设需求，减少海上风电弃风，从而减少电网限制。岛上制氢可在电价低时利用风电进行岛上制氢，在电价高时利用风电进行电力输出，从而最大限度地利用风能资源。
能源岛是大型海上能源枢纽，将实现下一代全球海上风电部署所需的大规模扩展。关键价值驱动因素包括大幅降低电力传输成本、大规模海上绿色氢气生产以及电力和氢气生产之间的相关协同作用。能源岛以新颖创新的方式将现有的成熟技术以显著更大的规模相结合，从而实现具有成本效益的海上风电建设和整合。
丹麦氢岛BrintØ
2022 年，CIP提议在北海丹麦部分建造一座人工岛，专门用于大规模生产海上风能绿色氢气，称为“BrintØ”（氢岛）。预计到 2030年，该岛将能够提供可观的绿色氢气产量，因此将成为确保欧洲未来绿色能源供应的关键一步。
整个项目包括四个主要要素：海上风电、人工岛、P2X设施和用于对外输气的氢气管道。
1.海上风电
该岛计划接入10吉瓦的海上风电，发电量足以为大约1000万个欧洲家庭供电。
2.人工岛
该岛将是一座人工岛，作为连接周边海上风电场的枢纽。岛上将设有大型制氢设施，以及为海上风电场提供服务的运营和维护 (O&M) 港口。
3.P2X
该岛将建立大型制氢设施，通过 POWER-to-X 将可再生能源转化为绿色氢气。在满负荷（10GW）的情况下，该岛预计将生产约 100 万吨绿色氢气，相当于 2030 年欧洲预期氢气需求的约7%。
4.氢气管道
一条管道将用于将绿色氢气输送到西北欧（例如德国、荷兰、比利时），预计这些地方的需求量很大。
结语
随着绿色氢能潜力被广泛认知和发掘，电解技术的进步日新月异，POWER-to-X技术迎来了强劲发展势头，辅以支持性政策和气候行动计划，其应用日益广泛。
绿色氢能与合成燃料，作为应对气候变化的利器，正受到前所未有的重视。技术进步与政策扶持，共同照亮了POWER-to-X技术的光明前景。
在循环经济转型的浪潮中，POWER-to-X技术扮演着核心角色，是推动能源安全、经济发展与环境保护的关键力量。它不仅促进了资源的循环利用，还为构建绿色、可持续的能源体系奠定了坚实基础。
延伸了解
POWER-to-X具体是如何进行运作的呢？
首先，该技术的基础工作，也是运作的第一步，是利用可再生电力将水 (H₂O) 分解为氢 (H₂) 和氧 (O₂)。
电解水流程图示
（资料来源：《What are Power-to-X solutions?》Björn Bofinger）
接下来是对产生的氢气进行下一步处理，转换为可以储存或输送的其他形式能源。主要包括电转气、电转液和电转热。
电转气
氢气可以通过甲烷化过程进一步转化为甲烷 (CH₄)。氢气与二氧化碳反应生成合成天然气 (SNG)。SNG可以储存较长时间，并用于以天然气为主能源的电力系统进行供电。
电转气流程图示
（资料来源：《What are Power-to-X solutions?》Björn Bofinger）
电转气的主要优势在于，气体最终被消耗时释放，碳化程度不会增加，且现有的天然气基础设施无需任何改造即可使用。
电转液 氢气还可以转化为液体燃料，例如甲醇、甲醛（OME）、合成原油、汽油、柴油和航空燃料。液态碳氢化合物可通过费托工艺生产。
电转液流程图示
（资料来源：《What are Power-to-X solutions?》Björn Bofinger）
电转液的优势，在于液体具有更高的能量密度，便于运输且损耗较少，可为飞机、轮船和其他长距离高耗能运输方式提供动力。且能直接替代化石燃料，并与现有基础设施兼容。
电转热 电转热技术则利用了可再生能源产生的剩余电力，通过大型电锅炉或热泵对供热区域内进行热能的提供输送。是一种利用多余电力的方法，一定程度上规避了电力浪费的情况发生。 资料参考来源： 《What are Power-to-X solutions?》Björn Bofinger https://as-schneider.blog/2022/03/02/what-are-power-to-x-solutions/ infinityPV introduction about Power-to-X https://www.infinitypv.com/roll-to-roll-academy/what-is-power-to-x-a-complete-guide-to-renewable-energy-storage-and-conversion？gad_source=1&gclid=CjwKCAiApsm7BhBZEiwAvIu2XzbgbbyW9L5uDkdpby82kTTqJkUJISUqgArfFyssDS1BGNVN_JnWdBoCNbYQAvD_BwE