寫(xiě)稿
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西班牙《趣味》6月刊刊登了題為《氫能，希望還是失望？》，文章由亞當(dāng)·鮑恩撰寫(xiě)，全文摘錄如下：
氫燃料是未來(lái)的說(shuō)法已經(jīng)存在一段時(shí)間了。早在1874年，法國(guó)作家儒勒·凡爾納（Jules Verne）在他的小說(shuō)《神秘島》中就設(shè)想這種元素將取代煤炭，從水中分解，“提供取之不盡的熱和光”。人們?cè)?1970 年代的石油危機(jī)期間發(fā)出了類似的聲音，當(dāng)時(shí)氫氣被吹捧為汽油的燃料替代品。到2003年，在第一波真正關(guān)注氣候變化的浪潮中，時(shí)任美國(guó)總統(tǒng)喬治·W·布什對(duì)氫燃料汽車表現(xiàn)出了極大的熱情。他說(shuō)：“我們可以從根本上改變我們孩子的未來(lái)?！?/span>
終極綠色燃料？
現(xiàn)在，氫能的“熱度”又回來(lái)了。從美國(guó)到澳大利亞，從歐盟到亞洲，過(guò)去一年幾乎每天都有一波熱潮。這些熱潮的資金來(lái)自政府承諾的數(shù)十億美元，對(duì)火車、飛機(jī)和家用鍋爐等新技術(shù)的測(cè)試以及行業(yè)聲明，并分析成分。不要忘記英國(guó)首相鮑里斯·約翰遜等領(lǐng)導(dǎo)人的支持。國(guó)際能源署專家西蒙·貝內(nèi)特說(shuō)：“我們發(fā)現(xiàn)很難跟上這么多新消息。”
“氫經(jīng)濟(jì)的想法并不新鮮，”彭博新能源財(cái)經(jīng)分析師馬丁·騰勒 (Martin Tenler) 表示。 “現(xiàn)在似乎又是一個(gè)有吸引力的解決方案，問(wèn)題是：它會(huì)不會(huì)像以前一樣只是一張空頭支票？”騰勒是眾多看好氫能的人之一。
同時(shí)，還有一個(gè)非常重要的問(wèn)題：氫氣真的是一種有助于應(yīng)對(duì)氣候變化的清潔綠色燃料嗎？
氫是宇宙中最輕、最豐富的元素。理論上，它作為燃料有很多好處。雖然它在地球上很少單獨(dú)存在，但它可以用清潔的電力分解水產(chǎn)生氫氣。
一旦制成氫氣，它就可以像石油和天然氣一樣充當(dāng)化學(xué)能源的載體，并通過(guò)管道輸送到需要的地方。每單位質(zhì)量的氫氣儲(chǔ)存的能量是傳統(tǒng)汽油的3倍。當(dāng)氫“燃燒”時(shí)，它會(huì)釋放儲(chǔ)存的能量，這個(gè)過(guò)程本質(zhì)上是將氫和氧結(jié)合起來(lái)產(chǎn)生水。從這個(gè)意義上說(shuō)，氫是最終的綠色燃料。
也許最著名的用氫改變世界的嘗試在1937年失敗了。當(dāng)時(shí)，德國(guó)制造的“興登堡”飛艇在一場(chǎng)災(zāi)難性事故中被燒毀，因?yàn)橛糜跒轱w艇提供浮力的氫氣著火了。從那時(shí)起，安全儲(chǔ)存氫氣的技術(shù)突飛猛進(jìn)。近幾十年來(lái)，創(chuàng)造“氫經(jīng)濟(jì)”的想法集中在使用液氫作為綠色燃料，尤其是汽車燃料。
另一個(gè)新消息是，人們正在尋求將氫氣作為一種可使難以直接使用清潔電力的“難以減排”部門脫碳的方法。這些行業(yè)的范圍很廣，從長(zhǎng)途公路運(yùn)輸、航空和航運(yùn)到鋼鐵和石化等碳密集型行業(yè)。
企業(yè)和政府近兩年做出的氣候承諾表明，要在本世紀(jì)中葉實(shí)現(xiàn)凈碳排放為零的總體目標(biāo)，上述行業(yè)也必須轉(zhuǎn)型。氫在實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的過(guò)程中占據(jù)重要地位：歐盟委員會(huì)聯(lián)合研究中心表示，到2050年，氫能將占?xì)W盟最終能源消耗的10%至23%；英荷殼牌石油集團(tuán)估計(jì)，到2100年，氫能將占全球能源消耗的10%。
同時(shí)，風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電場(chǎng)發(fā)電成本迅速下降，使得利用清潔電力大規(guī)模清潔制氫成為可能。問(wèn)題是這種方式不能產(chǎn)生大量的氫氣。
各種顏色的氫？
目前，人類每年產(chǎn)生約7000萬(wàn)噸氫氣，主要用于制造氨肥、甲醇等化學(xué)品，以及在煉油過(guò)程中去除雜質(zhì)。大約96%的氫直接由化石燃料制成——主要是天然氣，其次是煤，然后是石油。最常用的生產(chǎn)過(guò)程稱為蒸汽重整，它會(huì)釋放二氧化碳。
只有 4% 的氫氣以凡爾納設(shè)想的方式生產(chǎn)，即使用電解將氫氣與水分離。用于生產(chǎn)氫氣的部分電力不是綠色能源，而是來(lái)自化石燃料發(fā)電廠。騰勒表示，目前全球制氫過(guò)程遠(yuǎn)非可持續(xù)，其碳足跡相當(dāng)于英國(guó)和印度尼西亞的碳足跡總和——每年產(chǎn)生約8.3億噸二氧化碳。
這讓我們想到了一個(gè)奇怪的點(diǎn)，那就是透明的氫變成了各種顏色?！盎覛洹钡脑蚴撬怯苫剂贤ㄟ^(guò)蒸汽重整過(guò)程制成的，每公斤成本約為1美元；“藍(lán)氫”的生產(chǎn)采用甲烷重整和碳捕獲技術(shù)，雖然目前僅處于試點(diǎn)階段，最低生產(chǎn)成本約為每公斤2美元；最后是“綠氫”，由可再生電力驅(qū)動(dòng)的電解槽產(chǎn)生，大多數(shù)情況下成本高達(dá)每公斤4美元。
英國(guó)國(guó)家電網(wǎng)電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商的專家羅伯·吉布森表示，“灰氫在脫碳方面毫無(wú)意義”。不過(guò)，英國(guó)牛津奧羅拉能源研究中心專家埃萬(wàn)耶洛斯·加齊斯表示，大規(guī)模生產(chǎn)綠氫的成本會(huì)非常高，這也是藍(lán)氫如此有用的原因。加齊斯說(shuō)：“如果我們想達(dá)到一定的規(guī)模，藍(lán)氫的生產(chǎn)可能是不可避免的?！庇?guó)牛津能源研究所的 Ralph Dickel 等其他專家認(rèn)為，短期內(nèi)需要藍(lán)氫，因?yàn)榕c使用可再生電力生產(chǎn)綠色氫相比，直接替代煤炭和天然氣發(fā)電產(chǎn)生的電力擁有這種電力的工廠可以更深入、更有效地減少二氧化碳排放。
現(xiàn)有的四個(gè)最大的藍(lán)氫項(xiàng)目位于北美，英國(guó)政府正在資助三個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目。一些倡導(dǎo)者認(rèn)為，這樣的計(jì)劃不僅有助于推動(dòng)綠色氫能的發(fā)展，而且有助于推動(dòng)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，以解決如何將氫送到需要的地方這種難題。其他人對(duì)藍(lán)氫有完全不同的看法。由于它仍在從事天然氣、石油和煤炭開(kāi)采活動(dòng)，歐洲地球之友將其稱為“化石氫”，并認(rèn)為它是陷入困境的化石燃料公司的生命線。
然而，不可否認(rèn)的問(wèn)題是，當(dāng)產(chǎn)生藍(lán)色氫氣時(shí)，該過(guò)程釋放的二氧化碳并不能全部被捕獲。第一個(gè)碳捕獲和封存 (CCS) 階段可以捕獲約50%至70%的二氧化碳，而第二個(gè)成本高昂的階段可以將這一比例提高到 85% 至 90%。一些開(kāi)創(chuàng)性項(xiàng)目的目標(biāo)定得更高，有的甚至達(dá)到了95%。
盡管如此，對(duì)于大多數(shù)藍(lán)色氫項(xiàng)目，至少有 10% 的二氧化碳沒(méi)有被捕獲。經(jīng)估算，騰勒指出，如果這部分碳排放被重新造林抵消，所需土地面積約為西班牙面積的四倍。
但他仍然認(rèn)為這是值得的，因?yàn)槭褂盟{(lán)色氫仍然比燃燒煤、石油或天然氣排放的碳少。騰勒說(shuō)：“部分碳排放沒(méi)有被捕獲。這是否意味著我們不做？我會(huì)說(shuō)我們可能還會(huì)做，如果我們面前的選擇是藍(lán)氫和什么都不做，那就選擇藍(lán)氫?！?/span>
揚(yáng)·羅斯諾 是 監(jiān)管援助項(xiàng)目的專家，這是一個(gè)致力于加速向清潔能源轉(zhuǎn)型的非營(yíng)利組織，他將藍(lán)氫比作配備 CCS 設(shè)施的“清潔煤”工廠，煤炭行業(yè) 15 年前就曾試圖推廣這種設(shè)施。這種模式并不成功，因?yàn)榘稍偕茉丛趦?nèi)的替代品的成本迅速下降，使得這種工廠非常不經(jīng)濟(jì)。
如何控制成本？
那么綠氫的前景如何呢？例如，歐盟綠氫產(chǎn)業(yè)電解槽總?cè)萘坎蛔?吉瓦。但在2020年 7月，該行業(yè)設(shè)定了一個(gè)雄心勃勃的目標(biāo)，即到2024年達(dá)到 6 吉瓦，到2030年達(dá)到40 吉瓦。德國(guó)正在與摩洛哥合作建設(shè)一個(gè)利用太陽(yáng)能的綠氫項(xiàng)目。
此外，大量眼花繚亂的大公司已經(jīng)進(jìn)入或計(jì)劃進(jìn)入綠色氫領(lǐng)域，包括西班牙石油巨頭雷普索爾、英荷殼牌以及全球最大的海上風(fēng)電開(kāi)發(fā)商丹麥旭能源公司。西班牙的伊維爾德羅拉電力公司正在建設(shè)一座太陽(yáng)能發(fā)電廠，以在2021年生產(chǎn)綠色氫。它的早期用途將更加傳統(tǒng)，例如制造肥料。伊維爾德羅拉電力公司的薩穆埃爾·佩雷斯說(shuō)：“當(dāng)我們的技術(shù)足夠強(qiáng)大時(shí)，我們可以涉足其他困難的應(yīng)用，例如卡車，甚至可能是飛機(jī)。”
縮小綠氫和灰氫的價(jià)格差距需要時(shí)間。生產(chǎn)一公斤氫氣需要大約50到55千瓦時(shí)的電力和9到10升水。高達(dá)86%的綠色氫氣生產(chǎn)成本用于為電解槽供電。風(fēng)能和太陽(yáng)能的成本在過(guò)去10年迅速下降，預(yù)計(jì)還會(huì)進(jìn)一步下降。
電解槽本身占據(jù)剩余成本。這是一項(xiàng)古老的技術(shù)，但其制造商聲稱可以開(kāi)發(fā)出更便宜的技術(shù)。英國(guó)電解槽制造商 ITM Power 的 CEO Graham Curry 表示，目前一臺(tái) 10 兆瓦電解槽的成本是三年前的一半，而且價(jià)格還會(huì)進(jìn)一步下降。一個(gè)主要原因是這些設(shè)備的主要制造商在中國(guó)繼續(xù)發(fā)展。
即便如此，仍可能需要政府干預(yù)，例如補(bǔ)貼使綠氫更便宜，以及征收碳稅使灰氫更昂貴。 專家指出，未來(lái)10年氫能市場(chǎng)很可能是政策驅(qū)動(dòng)，相關(guān)項(xiàng)目將高度依賴公共資金。
氫能的成功最終可能取決于社會(huì)是否愿意為此買單，推廣綠氫需要大規(guī)模投資：彭博新能源財(cái)經(jīng)估計(jì)，未來(lái)10年全球需要投資1500億美元，才能將制氫成本降低到具有競(jìng)爭(zhēng)力的水平。
