在這個(gè)由數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的時(shí)代,,AI的飛速發(fā)展帶動(dòng)了能源的需求——
(略)的能源需求正以驚人的速度增長(zhǎng),。
想象一下,每一次在線購(gòu)物,、視頻流和社交媒體互動(dòng),,背后都是由無(wú)數(shù)服務(wù)器夜以繼日地支撐。隨著AI技術(shù)的進(jìn)步,,
(略)的耗電量將急劇上升,。
在這樣的背景下,BloomEnergy公司以其革命性的SOFC(固體氧化物燃料電池)技術(shù),,正引領(lǐng)一場(chǎng)能源領(lǐng)域的革命,,超越普拉格能源,
(略)市值第一的位置(參見(jiàn)AI的盡頭是能源,,是氫燃料電池,!BloomEnergy躍上全球
(略)”,。
本文將帶您深入了解BloomEnergy如何通過(guò)其SOFC技術(shù)在全球能源轉(zhuǎn)型中扮演關(guān)鍵角色,并重塑全球能源格局,。
(略)的能源挑戰(zhàn)
據(jù)國(guó)際能源署(IEA)統(tǒng)計(jì),,使用OpenAI的ChatGPT進(jìn)行一次對(duì)話會(huì)消耗2.9瓦時(shí)的電量,耗電量相當(dāng)于普通谷歌搜索的10倍,。隨著生成式AI的普及,,
(略)的需求激增,導(dǎo)致計(jì)算資源緊張和空置率下降,,
(略)(略)的互聯(lián),,
(略)能源短缺。IEA統(tǒng)計(jì),,
(略)消耗的電量高達(dá)4600億千瓦時(shí),,占全球電力總需求的近2%。預(yù)計(jì)到2030年,,
(略)的電力消耗將增長(zhǎng)160%,,增加的電量足以與德國(guó)或瑞典一年的總電力消耗相媲美。
(略)的碳排放預(yù)計(jì)在未來(lái)十年將持續(xù)增長(zhǎng),,因此需要在保持性能提升的同時(shí),,采用可持續(xù)的能源解決方案。
(略)的主要能耗集中在服務(wù)器(約占45%)
(略)(約占40%),,
(略)對(duì)能源的需求具有高耗能,、高供電穩(wěn)定性、綠色能源傾向和電力需求波動(dòng)性等特點(diǎn),??萍季揞^如谷歌、
(略)的備用電源,。目前,,供電方案包括分布式新能源、地?zé)崮?、長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能和先進(jìn)核能等,,但這些方案要么供應(yīng)不足,要么成本較高,。因此,,
(略)的主流備用電源。
面對(duì)傳統(tǒng)能源的高成本和高碳排放問(wèn)題,,全球正在積極尋求更為經(jīng)濟(jì)且環(huán)保的能源替代方案,。在這一背景下,SOFC技術(shù)憑借其卓越的能源效率,、強(qiáng)大的發(fā)電能力和穩(wěn)定的電力輸出,,
(略)備用電源的理想選擇,受
(略)場(chǎng)的廣泛青睞,。
SOFC/SOEC技術(shù)詳解與應(yīng)用前景
SOFC(SolidOxideFuelCell),,是以固體氧化物為電解質(zhì)的高溫燃料電池,是繼磷酸燃料電池,、熔融碳酸鹽燃料電池后的第三代燃料電池,。SOFC電池的工作溫度范圍通常在800℃至1000℃之間,啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng),,達(dá)到工作溫度后在能量轉(zhuǎn)化效率高,,響應(yīng)時(shí)間快。SOFC采用全固態(tài)電池結(jié)構(gòu),,按設(shè)計(jì)形態(tài)分可分為平板型和管型,,平板式SOFC的主要優(yōu)點(diǎn)是單電池功率密度高,并且制作成本低,,是目前最常用的SOFC電池類型,。平板式SOFC單電池由陽(yáng)極、陰極和固體氧化物電解質(zhì)組成,,其中陽(yáng)極為燃料發(fā)生氧化的場(chǎng)所,,陰極為氧化劑還原的場(chǎng)所,兩極都使用薄的陶瓷膜用作催化劑,。
圖1:平板式SOFC單電池結(jié)構(gòu)
資料來(lái)源:《氫能與燃料電池》
SOFC正向運(yùn)行時(shí)能夠?qū)⒒瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,,而逆向運(yùn)行時(shí)則為固體氧化物電解池(SolidOxideElectrolysisCell),主要用于電解水制氫,。隨著風(fēng)能,、太陽(yáng)能等可再生能源裝機(jī)容量的增加,SOEC電池能夠利用這些余電以及余熱資源,,實(shí)現(xiàn)能源的高效轉(zhuǎn)換,。SOEC的電解效率可以達(dá)到85%至95%,這一效率遠(yuǎn)高于其他電解水技術(shù),。
圖2:SOFC與SOEC電化學(xué)原理圖
資料來(lái)源:《BiopolymerElectrolytes,2018》
SOFC技術(shù)因其出色的效率,、大規(guī)模發(fā)電潛力以及持續(xù)供電的特性,
(略)備用電源的熱門(mén)選擇,。
(略)電源是SOFC電池最主
(略)場(chǎng),,據(jù)GlobalMarketInsight測(cè)算,2023年全球SOFC市場(chǎng)規(guī)模為16.7億美元,,其中41%
(略)電源,,這部分的規(guī)模約6.85億美元,
(略)(略)場(chǎng)規(guī)模為229.2億美元,,據(jù)此可知2023年SOFC
(略)電
(略)場(chǎng)中的占比大約為2.98%,,但隨著電池進(jìn)步和成本降低,,
(略)的應(yīng)用將更廣泛,市場(chǎng)份額也將持續(xù)增長(zhǎng),。
SOFC技術(shù)以其卓越的能源轉(zhuǎn)換效率著稱,,同時(shí),
(略)提供穩(wěn)定的電力,,
(略)的效能,,實(shí)現(xiàn)能源的高效利用。盡管SOFC的高工作溫度帶來(lái)了較高的制造和運(yùn)行成本,,限制了其廣泛應(yīng)用,,但研究者正在努力降低其工作溫度,特別是中溫平板式SOFC(工作溫度在600~800℃)已成為研究焦點(diǎn),。這種技術(shù)有望擴(kuò)展到固定和移動(dòng)電源等多個(gè)領(lǐng)域,,包括家庭、商業(yè),、交通和軍事等,。例如,2016年日產(chǎn)汽車推出了首款搭載SOFC
(略)的原型車,,而B(niǎo)loomEnergy在2020年與三星重工業(yè)合作開(kāi)發(fā)了以SOFC為動(dòng)力的燃料電池船,。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和材料創(chuàng)新,預(yù)計(jì)SOFC將在更廣泛的領(lǐng)域展現(xiàn)其應(yīng)用潛力,。
BloomEnergy的產(chǎn)
(略)場(chǎng)影響力
BloomEnergy,,自2001年成立并于2018
(略),已成為全球SOFC技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者,,據(jù)Frost&Sullivan的報(bào)告,,BloomEnergy在全球固定式燃料
(略)場(chǎng)中占據(jù)44%的市場(chǎng)份額。2023年12月,,韓國(guó)SK集團(tuán)的SKEcoplant向BloomEnergy投資5.66億美元,,
(略)約10%的股份,
(略)的第二大股東,。這一合作不僅加深了雙方的伙伴關(guān)系,,而且預(yù)計(jì)通過(guò)SKEcoplant到2027年購(gòu)買(mǎi)500MW能源服務(wù)器的計(jì)劃,將為BloomEnergy帶來(lái)15億美元的產(chǎn)品銷售和30億美元的服務(wù)收入,。BloomEnergy的業(yè)務(wù)遍及美國(guó),、歐洲和亞洲,其產(chǎn)品在
(略)場(chǎng)中占據(jù)顯著份額,,
(略)在全球能源格局中的影響力將持續(xù)增長(zhǎng),。
BloomEnergy產(chǎn)品的技術(shù)基礎(chǔ)為SOFC,主要產(chǎn)品是BloomEnergyServer和BloomElectrolyzer(SOEC),。BloomEnergy的產(chǎn)品BloomEnergyServer以其高能效,、靈活性,、熱電聯(lián)產(chǎn)能力以及與制氫技術(shù)的協(xié)同效應(yīng),在能源解決方案領(lǐng)域占據(jù)獨(dú)特地位,。BloomEnergyServer的電效率高達(dá)60%,,在SOFC中領(lǐng)先,其熱電聯(lián)產(chǎn)(CHP)的設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)高達(dá)90%的綜合效率,。同時(shí),,BloomEnergy的SOFC技術(shù)產(chǎn)生的高溫排氣流超過(guò)350°C,,可用于工業(yè)蒸汽和吸收式制冷,。
(略)通常消耗大量電力進(jìn)行冷卻,而B(niǎo)loomEnergy的技術(shù)可以將廢熱轉(zhuǎn)化為冷卻資源,,減少對(duì)環(huán)境的影響,。與傳統(tǒng)使用氫氟烴類(HFCs)制冷劑的制冷機(jī)相比,BloomEnergy
(略)使用吸收式制冷機(jī),,減少能源消耗和溫室氣體排放,。
(略)等能源密集型行業(yè)的理想選擇,因?yàn)樗梢约訌?qiáng)制冷和能量管理,,降低總體能耗,。
圖3:BloomEnergyServer產(chǎn)品圖片
資料來(lái)源:BloomEnergy
(略)
BloomEnergyElectrolyzer的加入,進(jìn)一步擴(kuò)展了這一能源解決方案的能力,。作為世界上最大的固體氧化物電解槽裝置,,BloomElectrolyzer在每兆瓦的氫氣產(chǎn)量上比商業(yè)化的低溫電解槽高出20-25%。它能夠在高溫下運(yùn)行,,比其它電解槽技術(shù)少消耗15%的電力來(lái)制氫,。這種高溫電解技術(shù)還可以利用電力和熱量來(lái)生產(chǎn)氫氣,與外部熱源集成時(shí),,有潛力比低溫PEM和堿性電解槽減少高達(dá)45%的電力需求,。
圖4:BloomElectrolyzer產(chǎn)品圖片
資料來(lái)源:BloomEnergy
(略)
BloomEnergy
(略)模式下運(yùn)行,如JSRMicro在硅谷的項(xiàng)目所示,。JSRMicro是一家半導(dǎo)體材料制造商,,對(duì)電力穩(wěn)定性要求極高。為降低電力中斷風(fēng)險(xiǎn),,該公司采用BloomEnergy
(略)作為主要電力來(lái)源,,提供1.1MW的關(guān)鍵電力,確保99.99%的可靠性,。
(略)于2018年底啟用,,現(xiàn)場(chǎng)發(fā)電,保障JSRMicro
(略)故障時(shí)也能持續(xù)運(yùn)營(yíng),。
表1:2024年BloomEnergy已宣布的重大訂單
資料來(lái)源:公開(kāi)資料
全球SOFC市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)格局
全球SOFC市場(chǎng)正經(jīng)歷著快速的發(fā)展和變革全球SOFC市場(chǎng)的發(fā)展呈現(xiàn)出多元化的趨勢(shì),,各國(guó)根據(jù)自身?xiàng)l件和優(yōu)勢(shì),,推動(dòng)SOFC技術(shù)在不同領(lǐng)域的應(yīng)用和商業(yè)化。美國(guó),、歐洲,、日本、韓國(guó)和中國(guó)是這一領(lǐng)域的關(guān)鍵參與者,,美國(guó)和歐洲在技
(略)場(chǎng)應(yīng)用上較為成熟,,已有較為成熟的商業(yè)化應(yīng)用,日本則在家庭應(yīng)用上表現(xiàn)突出,,韓國(guó)專注于公用事業(yè)發(fā)電,,而中國(guó)在SOFC和SOEC領(lǐng)域正處于快速發(fā)展階段,技術(shù)不斷進(jìn)步,,市場(chǎng)規(guī)模逐漸擴(kuò)大,。
美國(guó)在SOFC技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用方面處于全球領(lǐng)先地位,特別是在大中型工/
(略)領(lǐng)域,。BloomEnergy公司以其成熟的技術(shù)和高運(yùn)行可靠性在
(略)場(chǎng)上占據(jù)主導(dǎo)地位,,累計(jì)裝機(jī)量接近1GW。美國(guó)政府通過(guò)能源部的支持和補(bǔ)貼政策,,推動(dòng)了SOFC的商業(yè)化進(jìn)程,,使得SOFC的發(fā)電效率可達(dá)65%,并在環(huán)保和可再生能源目標(biāo)的法律法規(guī)支持下,,市場(chǎng)需求持續(xù)增長(zhǎng),。根據(jù)GrandViewResearch的報(bào)告,美國(guó)SOFC市場(chǎng)在2023年占據(jù)了
(略)場(chǎng)份額的超過(guò)80.68%,。預(yù)計(jì)從2024年到2030年,,美國(guó)SOFC市場(chǎng)將以27.32%的復(fù)合年增長(zhǎng)率增長(zhǎng),到2030年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到42.72億美元,。
中國(guó)在SOFC領(lǐng)域起步較晚,,但近年來(lái)發(fā)展迅速,主要依靠科研院校和企業(yè)的技術(shù)積累,。潮州三環(huán)集團(tuán)和濰柴動(dòng)力等企業(yè)在SOFC技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化方面取得了顯著進(jìn)展,。目前中國(guó)SOEC應(yīng)用主要是央企、國(guó)企等開(kāi)展示范項(xiàng)目,,示范規(guī)模通常較小,,多在數(shù)十千瓦至百千瓦級(jí)。中國(guó)政府對(duì)清潔能源技術(shù)的支持政策為SOFC市場(chǎng)的快速發(fā)展提供了良好的環(huán)境,。
歐盟通過(guò)一系列政策支持SOFC技術(shù)的發(fā)展,,尤其是在家庭和小型商業(yè)應(yīng)用方面。政府提供的補(bǔ)助金和示范項(xiàng)目(如ENE.Field和PACE項(xiàng)目)促進(jìn)了SOFC的市場(chǎng)推廣和技術(shù)成熟。歐洲的SOFC市場(chǎng)主要推廣方向是微型熱電聯(lián)供(Micro-CHP)系統(tǒng),。德國(guó)是
(略)場(chǎng)的主要參與者,,已累計(jì)投放超過(guò)五萬(wàn)套Micro-CHP系統(tǒng)。根據(jù)QYResearch的報(bào)告,,歐洲SOFC市場(chǎng)從2023年的2.1277億美元增長(zhǎng)到2030年的12.6613億美元,,預(yù)計(jì)在2024至2030年間的復(fù)合年增長(zhǎng)率達(dá)到28.39%
日本在SOFC領(lǐng)域的發(fā)展主要由新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)(NEDO)推動(dòng),
(略)ENE-FARM上,。日本已推廣超過(guò)30萬(wàn)套SOFC
(略),,保有量位居全球第一。日本政府對(duì)SOFC項(xiàng)目給予了大量補(bǔ)貼,,推動(dòng)了技術(shù)的商業(yè)
(略)場(chǎng)接受度,。韓國(guó)在SOFC領(lǐng)域的主要應(yīng)用集中在公用事業(yè)規(guī)模發(fā)電上,市場(chǎng)上的主流技術(shù)主要來(lái)自CeresPower和BloomEnergy,。
隨著全球?qū)η鍧嵞茉吹男枨笕找嬖鲩L(zhǎng),,BloomEnergy及其SOFC技術(shù)正成為實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)型的有力推動(dòng)者,。BloomEnergy在
(略)場(chǎng)中占據(jù)重要地位,,并有望在推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和實(shí)現(xiàn)全球“雙碳”目標(biāo)中發(fā)揮關(guān)鍵作用,,重塑全球能源格局,。
附錄:
表2:BloomEnergy成立大事記
(2001至今CEO:KRSridhar)
表3:SOFC/SOEC
(略)
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(略)
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(略)
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