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氫經(jīng)常被吹捧為脫碳的主要參與者，事實也是如此,但它的大規(guī)模使用要晚得多，而且要比太陽能和風(fēng)能低得多，包括中國、日本、韓國和澳大利亞在內(nèi)的國家已經(jīng)制定了促進(jìn)氫開發(fā)的國家計劃。與這些計劃有關(guān)的一些討論是不平衡的。
清潔的氫是通過電解水產(chǎn)生的，電解水的電力主要來自太陽能和風(fēng)能。有人聲稱，將在出口富氫化學(xué)品的基礎(chǔ)上建立大規(guī)模的新工業(yè)。但優(yōu)良的太陽能和風(fēng)能資源遠(yuǎn)比石油、天然氣和煤炭更容易獲得。大多數(shù)國家都能生產(chǎn)他們所需的大部分電力和他們自己所需的大部分清潔氫。
全球約四分之三的排放可以通過太陽能光伏和風(fēng)能產(chǎn)生零排放的電力，再加上陸地交通(電動汽車)和供暖(電爐和熱泵)的電氣化來消除。這些都是現(xiàn)成的技術(shù)，已經(jīng)在大規(guī)模部署。電動汽車和熱泵的能源效率分別是氫燃料電池汽車和氫燃燒器的2倍和3 ~ 7倍。可再生的交通和供暖電氣化比清潔氫的使用要快得多，因為它便宜得多。
目前，全球每年新增的發(fā)電裝機(jī)容量中，約有四分之三是太陽能光伏發(fā)電或風(fēng)能發(fā)電(澳大利亞的這一數(shù)字為99%)。太陽能光伏發(fā)電和風(fēng)能的成本很低，而且還在繼續(xù)下降。在大多數(shù)國家，太陽能和風(fēng)能是目前最便宜的電力來源。儲存、傳輸和需求響應(yīng)可以很容易地以低成本平衡可變太陽能和風(fēng)能發(fā)電的高滲透率。
那么，現(xiàn)在大規(guī)模的清潔氫在能源領(lǐng)域有一席之地嗎?簡單的回答是，并非如此。氫是一種清潔能源，可在許多地方使用。氫氣可以代替煤炭或天然氣發(fā)電，可以代替石油運輸，也可以代替建筑物內(nèi)的天然氣供暖。但是來自太陽能和風(fēng)能的電力做得更好。
氫就像一把瑞士軍刀。您可以使用它來做很多事情，但它很少是最佳的工具。通過電解、壓縮、運輸和燃燒，從可再生能源中生產(chǎn)綠色氫是可能的。但近四分之三的能量在這個過程中損失了。運輸和供熱電氣化的一個主要影響是電力需求的增加。最近的一項研究表明，澳大利亞的電力需求將隨著交通和供暖的完全電氣化而翻倍。這種額外的電力需求可以利用太陽能和風(fēng)能來滿足，因此需要足夠的可再生發(fā)電能力。這又引出了另一個問題:東亞國內(nèi)的可再生能源能滿足能源需求嗎?
答案是肯定的。
日本陸上太陽能和風(fēng)能資源有限。但日本有著豐富的海上風(fēng)力資源在其專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)內(nèi),有14倍在岸太陽能和近海風(fēng)能資源比國家需要滿足當(dāng)前電力需求的100%可再生電力,如果土地和7倍需要運輸、取暖和工業(yè)電氣化。
重要的是，即使計入平衡成本，100%可再生電力系統(tǒng)的模型成本可能比當(dāng)前的批發(fā)電價更便宜。大量進(jìn)口氫氣是不必要的，與本地的太陽能和風(fēng)能發(fā)電相比，這將導(dǎo)致更高的電價。
如果發(fā)電不是一個問題，那么平衡呢?東亞已確定的河外抽水蓄能的儲存潛力比平衡東亞100%可再生能源所需的能量高出兩個數(shù)量級。抽水蓄能占全球存儲能源的99%，是可用于平衡可變發(fā)電的最便宜、最成熟的大容量存儲方法。河外泵送水力發(fā)電利用小型人工水庫而不是天然湖泊或河流，將相關(guān)的環(huán)境和社會影響降至最低。
太陽能、風(fēng)能、儲存和傳輸共同提供了零排放、經(jīng)濟(jì)實惠的電力，不僅可以取代天然氣或燃煤電力，還可以提供額外的電力，使陸地運輸、供熱和工業(yè)電氣化。這些來源約占全球排放量的四分之三。由于成本高、效率低，氫氣很難與這種途徑競爭。
但氫將在不能直接電氣化的領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。航空和航運需要較高的能量密度，電池?zé)o法使用。氫可以用來生產(chǎn)合成的飛機(jī)和運輸燃料。氫氣也可以用來生產(chǎn)氨，氨是一種重要的化肥和化學(xué)原料。氫還可能取代鋼鐵工業(yè)中的煉焦煤。
這也有助于利用減少的電力生產(chǎn)氫，并將其儲存在持續(xù)的低風(fēng)和低日照時期，以及峰值電力。在一個百分之百可再生的電網(wǎng)中，從減少的電力中產(chǎn)生少量的氫可以大大減少儲存的需要，從而降低電力的成本。
太陽能和風(fēng)能已經(jīng)贏得了能源競賽，并將主導(dǎo)大多數(shù)國家的能源系統(tǒng)，包括東亞國家。氫在未來的清潔經(jīng)濟(jì)中肯定會很重要。但重要的是要保持遠(yuǎn)見:太陽能和風(fēng)能將繼續(xù)發(fā)揮更重要的作用。
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