關(guān)于綠色氫的8個核心問題

　　公司和行業(yè)組織經(jīng)常聯(lián)合起來推廣他們的產(chǎn)品。不尋常的是，10家歐洲主要能源公司和歐洲兩家頂級可再生能源行業(yè)機構(gòu)上月聯(lián)合發(fā)起了一項宣傳活動，兜售的是一種目前還沒有任何一家公司銷售的產(chǎn)品。

　　這種產(chǎn)品是可再生的或被稱為“綠色”的氫。雖然現(xiàn)在這些公司(Enel、EDP、BayWa和其他公司)或行業(yè)組織(SolarPower Europe和WindEurope)并不關(guān)心這個問題，但他們都認為綠色氫在實現(xiàn)能源系統(tǒng)深度脫碳方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

　　主要的石油和天然氣公司對綠色氫的興趣正在飆升。歐洲正計劃在其萬億美元的綠色協(xié)議一攬子計劃中，將氫作為其主要部分，而全歐盟范圍內(nèi)的綠色氫戰(zhàn)略預(yù)計將于7月公布。

　　WindEurope首席執(zhí)行官賈爾斯•迪克森表示：“我們不可能實現(xiàn)所有東西的電氣化。一些工業(yè)過程和重型運輸將不得不使用燃氣?？稍偕臍錃馐亲詈玫娜細狻Ｋ耆蓛?。由于可再生能源現(xiàn)在如此便宜，它將是人們能夠負擔(dān)得起的。”

　　綠色氫是什么？氫調(diào)色板簡介

　　作為一種無色的氣體，氫被用彩色的術(shù)語來表示。

　　根據(jù)市場研究公司W(wǎng)ood Mackenzie所使用的命名法，大部分已經(jīng)被廣泛用作工業(yè)化學(xué)物質(zhì)的氣體都是褐色的，如果它是由煤或褐煤氣化而成；或灰色，如果它是通過蒸汽甲烷轉(zhuǎn)換而來，通常使用天然氣作為原料。這兩種過程都不是完全的碳友好類型。

　　一種據(jù)稱更清潔的選擇是所謂的“藍色氫”，這種氣體是由蒸汽甲烷轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的，但通過碳捕獲和儲存可以減少排放。這個過程可以使碳排放量減半，但離零排放還很遠。

　　相比之下，綠色氫幾乎可以通過使用可再生能源來消除排放——可再生能源日益豐富，但是往往在并不理想的時間產(chǎn)生——來為水的電解提供動力。

　　最近在產(chǎn)氫領(lǐng)域又增加了一項新技術(shù)——綠松石氫。這是通過一種叫做熱解的過程將甲烷分解成氫氣和固體碳來制氫的技術(shù)。從排放量來看，綠松石氫的排放似乎相對較低，因為碳可以被填埋起來，也可以用于煉鋼或電池制造等工業(yè)過程，因為是固體碳，它不會泄漏到大氣中。

　　然而，最近的研究表明，由于天然氣供應(yīng)和加工所需熱量的排放，綠松石氫實際上可能并不比藍色的氫更無碳。

　　如何制造綠色氫呢？

　　通過電解，你只需要水、一個大型電解器和充足的電力就能產(chǎn)生大量的氫。

　　如果電力來自風(fēng)能、太陽能或水能等可再生能源，那么氫就是綠色的；唯一的碳排放來自于發(fā)電基礎(chǔ)設(shè)施。

　　目前的挑戰(zhàn)是大型電解槽供應(yīng)不足，而充足的可再生電力供應(yīng)仍然有著高昂的價格。

　　與更成熟的生產(chǎn)工藝相比，電解非常昂貴，因此目前電解槽的市場還很小。

　　雖然可再生能源的生產(chǎn)規(guī)模已經(jīng)足夠大，足以造成加州的鴨形曲線和德國的電網(wǎng)問題，但生產(chǎn)過剩是近期才出現(xiàn)的問題。大多數(shù)能源市場仍然需要大量的可再生能源來滿足電網(wǎng)的需求。

　　如何儲存和使用這些東西？

　　理論上，你可以用綠色的氫做很多有用的事。你可以把它加到天然氣里，在火電廠或地區(qū)供熱廠燃燒。你可以用它作為其他能源載體的前體，從氨到合成碳氫化合物，或者直接為汽車和船舶的燃料電池提供動力。

　　首先，你可以簡單地用它來取代工業(yè)氫，后者由天然氣制造，僅在美國大約每年就有1000萬噸。

　　要滿足所有這些潛在市場的主要問題是如何將綠色氫送到需要它的地方。高可燃性氣體的儲存和運輸并不容易；它占用了大量的空間，并且有使鋼管和焊接部分變脆和失效的特性。

　　正因為如此，大規(guī)模的氫氣運輸將需要專用的管道，而修建這些管道、將燃氣加壓或?qū)⑵淅鋮s為液體的成本將會很高。最后兩個過程是能源密集型的，將進一步削弱綠色氫本已匱乏的往返效率。

　　為什么綠色氫突然變得如此重要？

　　接近完全脫碳的途徑之一是將整個能源系統(tǒng)電氣化，并使用清潔的可再生能源。但是，將整個能源系統(tǒng)電氣化將是非常困難的，或者至少比將可再生能源與低碳燃料結(jié)合起來要昂貴得多。綠色氫是幾種可能取代當(dāng)今化石碳氫化合物的低碳燃料之一。

　　誠然，氫作為一種燃料遠非理想。它的低密度使得它很難儲存和移動。此外，它的可燃性也是一個問題，就像2019年6月挪威的一個加氫站爆炸一樣。

　　但其他低碳燃料也有問題，尤其是成本問題。既然它們中的大多數(shù)都需要生產(chǎn)綠色氫作為前體，為什么不堅持使用原始產(chǎn)品呢？

　　支持者指出，氫氣在工業(yè)上已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，因此與儲存和運輸有關(guān)的技術(shù)問題不太可能是克服不了的。此外，燃氣具有非常廣泛的用途，可能應(yīng)用于從供暖、長期儲能到運輸?shù)雀鱾€領(lǐng)域。

　　綠色氫在廣泛領(lǐng)域的應(yīng)用意味著大量的公司將從蓬勃發(fā)展的氫燃料經(jīng)濟中受益。其中最重要的或許是石油和天然氣公司，它們正日益面臨削減化石燃料生產(chǎn)的呼聲。

　　幾家石油巨頭都在爭奪綠色氫開發(fā)領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。例如，殼牌荷蘭公司(Shell Nederland)今年5月證實，它已與能源公司Eneco聯(lián)手競標(biāo)荷蘭最新的海上風(fēng)能發(fā)電項目，以便在荷蘭創(chuàng)造破紀(jì)錄的氫集群。幾天后，英國石油公司下屬的太陽能開發(fā)商Lightsource BP透露，該公司正在考慮開發(fā)一家澳大利亞的綠色氫工廠，其發(fā)電能力為1.5GW的風(fēng)能和太陽能。

　　大型石油公司對綠色氫的興趣可能是使這種燃料具有商業(yè)可行性的關(guān)鍵。削減綠色氫的生產(chǎn)成本將需要大量的投資和大規(guī)模生產(chǎn)，而這正是石油巨頭們所能提供的。

　　制造綠色氫的成本是多少？

　　如今，生產(chǎn)綠色氫的成本仍然很高。在去年發(fā)布的一份報告(使用的是2018年的數(shù)據(jù))中，國際能源署(International Energy Agency)認為，綠色氫的成本為每公斤3至7.5美元，而采用蒸汽甲烷改造的氫生產(chǎn)成本為每公斤0.90至3.20美元。

　　降低電解槽的成本對降低綠色氫的價格至關(guān)重要，但這需要時間和規(guī)模。國際能源署去年表示，到2040年，電解槽成本可能會從目前的每千瓦產(chǎn)能約840美元下降一半。

　　綠色氫的商業(yè)案例需要大量廉價的可再生電力，因為電解過程中有相當(dāng)一部分損耗了。根據(jù)殼牌公司的數(shù)據(jù)，電解槽的效率在60%到80%之間。許多應(yīng)用可能需要綠色氫來驅(qū)動燃料電池，從而導(dǎo)致進一步的損耗，這使得效率上挑戰(zhàn)更加嚴峻。

　　一些觀察人士推測，綠色氫生產(chǎn)可能會吸收歐洲海上風(fēng)力發(fā)電場等大型生產(chǎn)中心過剩的可再生能源產(chǎn)能。然而，考慮到電解槽的成本仍然很高，綠色氫項目的開發(fā)商是否愿意讓他們的電解槽閑置，直到可再生能源價格降至一定水平，這是個問題。

　　更有可能的是，正如英國石油公司和殼牌公司已經(jīng)在考慮的那樣，開發(fā)商將在資源豐富的地區(qū)建立綠色氫生產(chǎn)工廠，并為其配備專門的可再生能源發(fā)電資產(chǎn)。

　　生產(chǎn)了多少綠色氫？

　　從整體來看，這不算多。根據(jù)Wood Mackenzie的數(shù)據(jù)，綠色氫目前只占每年氫氣總產(chǎn)量的不到1%。

　　但Wood Mackenzie預(yù)測未來幾年產(chǎn)量將大幅增長。截至2020年4月的5個月里，綠色氫電解槽項目的數(shù)量增加了近兩倍，達到了8.2GW。這一激增主要是由大型電解槽部署的增加推動的，其中17個項目的裝機容量預(yù)計將達到100MW或更多。

　　不僅僅是開發(fā)了更多的項目。Wood Mackenzie預(yù)計，到2027年，電解槽系統(tǒng)的平均容量可能會超過600MW。

　　誰在引領(lǐng)綠色氫的發(fā)展？

　　目前，綠色氫氣似乎是每個人的心頭之物，至少有10個國家希望利用這種氣體來保障未來的能源安全和可能帶來的出口機會。最新加入這一行列的國家是葡萄牙，該國在今年5月公布了一項國家氫能源戰(zhàn)略，據(jù)說到2030年市場價值將達到70億歐元(77億美元)。

　　與石油和天然氣公司一樣，可再生能源開發(fā)商將綠色氫視為新興市場，海上風(fēng)電領(lǐng)先企業(yè)Ørsted上個月大肆宣揚了第一個專門針對運輸行業(yè)的大型氫項目。

　　除了這些大公司之外，許多小公司也希望在不斷增長的綠色氫能源市場分得一杯羹。像ITM Power這樣的公司現(xiàn)在可能還沒有那么出名，但如果綠色氫能實現(xiàn)它的一小部分承諾，那么有一天它的發(fā)展將是巨大的。

　　那么氫燃料汽車呢？

　　啊，是的！引人注目的豐田Mirai幫助人們?nèi)计鹆嗽缙诘南Ｍ?，即?a href="http://msthinker.com/news/article-848.html" target="_blank">燃料電池汽車可能會與電動汽車競爭，取代內(nèi)燃機汽車。但隨著電池電動汽車市場的蓬勃發(fā)展，氫燃料成為有力競爭者的前景已從人們的視野中漸漸消失，至少在乘用車領(lǐng)域是這樣。

　　目前美國的公路上大約有7,600輛氫燃料電池汽車，而電池電動汽車僅去年一年在美國的銷量就達到了326,400輛。

　　盡管如此，專家們?nèi)灶A(yù)計氫將在某些車型的脫碳中發(fā)揮重要作用，叉車和重型卡車最有可能從中受益。

　?。ㄔ膩碜裕喝蚰茉?中國新能源網(wǎng)綜合）