行業(yè)新聞 | 挑戰(zhàn)與機遇并存，多國加碼競逐氫能領(lǐng)導(dǎo)地位

應(yīng)對氣候變遷的基本策略，是利用風(fēng)能、太陽能或其他潔凈能源所產(chǎn)生的電力為萬物提供動力。

但問題是：有些東西無法輕易地用電力運作，例如鋼鐵廠、水泥廠和長途客機。它們需要一種可以儲存并燃燒（有時是在高溫下）的潔凈燃料。這就是綠氫派上用場之處。這項備受爭議的技術(shù)，端看你問誰，它若不是減少溫室氣體的關(guān)鍵一環(huán)，就是一項價格過高、炒作過頭的干擾。

世界各國政府和企業(yè)都支持這一愿景。例如，澳洲有雄心在2030年前成為全球氫能領(lǐng)導(dǎo)者。但投資者現(xiàn)在正從項目中撤資，使得這個目標(biāo)越來越不可能實現(xiàn)。在川普政府大幅削減潔凈能源項目的資金后，綠氫的未來在美國也面臨不確定性。

氫氣有什么優(yōu)勢？

電力可以用來為大多數(shù)事物提供動力，但對于某些工業(yè)制程而言，它還不是一個實際的選擇。從鐵礦石煉鋼或生產(chǎn)水泥需要極高的溫度——理論上電力可以提供，但在規(guī)?；矫嫔胁痪叱杀拘б妗Ｍ瑯拥?，飛機和船只可以用電力進(jìn)行短途航行，但能夠為長途旅行提供動力的電池尚不存在。氫氣有助于潔凈這些難以減排的產(chǎn)業(yè)。

氫氣是利用能源生產(chǎn)的，當(dāng)該能源來自再生能源——不排放任何溫室氣體——就稱為“綠”氫。然后，它可以直接作為燃料燃燒，例如，在工業(yè)高溫爐中?；蛘?，它可以用于燃料電池，透過電化學(xué)反應(yīng)而非燃燒來發(fā)電。理論上，飛機、貨船和火車可以利用燃料電池搭配氫氣罐來運作，提供一種無需長時間充電即可減少排放的方法。

雖然其他綠色燃料如生質(zhì)燃料或合成替代品正在興起，但對于這些應(yīng)用，綠氫是為數(shù)不多被認(rèn)真考慮規(guī)模化應(yīng)用的零排放選項之一。

氫氣是如何制造的？

氫是宇宙中最豐富的元素，但它通常與水或甲烷等化合物結(jié)合。為了用作燃料，必須從這些物質(zhì)中提取純氫。

一種常見的方法是蒸汽甲烷重組。這涉及將甲烷——通常是天然氣——與極熱的蒸汽反應(yīng)，以產(chǎn)生氫氣和一氧化碳。這是現(xiàn)今最廣泛使用的方法，但由于它排放大量碳，因此不被視為對氣候友善。其產(chǎn)物被稱為灰氫，但如果碳排放被捕獲和儲存，則歸類為藍(lán)氫。

另一種方法是從水開始。一種稱為電解槽的機器利用電力將水分子分解成氫和氧。如果該電力來自風(fēng)能或太陽能等再生能源，因此不排放任何溫室氣體，那么它就被視為綠氫。

還有地質(zhì)氫，它存在于地下儲層中，盡管目前只發(fā)現(xiàn)了少數(shù)幾個大型、集中的礦床。然而，該領(lǐng)域正在形成一股尋找大量可開采儲備的勢頭——這將比從水或天然氣中分離氫氣便宜得多。

綠氫產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)況如何？

氫作為能源的需求和使用仍然有限。根據(jù)國際能源署的數(shù)據(jù)，低排放氫——包括綠氫和藍(lán)氫——在2023年僅占總氫氣消耗量的0.7%。同時，彭博社的商品與顛覆性技術(shù)研究機構(gòu) BloombergNEF 預(yù)計，在2030年之前，綠氫不太可能與灰氫等化石燃料替代品具有價格競爭力，即便如此，也僅限于部分市場。

目前的使用集中在已在使用氫氣的產(chǎn)業(yè)，例如煉油和化肥生產(chǎn)。將氫氣全面用于其他應(yīng)用，如鋼鐵生產(chǎn)或?qū)⑵浠烊胩烊粴夤芫W(wǎng)，仍處于測試或早期階段。

全球有少數(shù)幾列火車現(xiàn)在由氫氣驅(qū)動，包括2018年在德國啟用的一列和2022年在日本啟用的另一列。同時，瑞典鋼鐵制造商 SSAB 正在與沃爾沃合作，使用氫氣生產(chǎn)綠色鋼鐵汽車零件。它于2021年向該汽車制造商交付了第一批卡車零件，并計劃在2026年前實現(xiàn)商業(yè)規(guī)模的無化石鋼材生產(chǎn)。在澳洲，一個生產(chǎn)設(shè)施現(xiàn)在將再生氫氣混入一個為大約4,000戶家庭和企業(yè)服務(wù)的天然氣管網(wǎng)中。

雖然氫動力燃料電池車確實存在，但國際能源署估計，路上的數(shù)量不到10萬輛——僅占全球4,000萬輛電池電動車的一小部分。由于加氫基礎(chǔ)設(shè)施稀少、成本高昂以及與電池相比能源效率較低，其普及率受到了限制。

同時，氫氣已在多次示范飛行中用于為飛機提供動力，全球航空業(yè)也已承諾在2050年實現(xiàn)凈零排放。但隨著像空中巴士這樣的行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者推遲采用綠色燃料的計劃，廣泛的商業(yè)應(yīng)用可能還需要很多年。

為何綠氫的使用尚未成為主流？

規(guī)?；a(chǎn)氫氣需要大量的再生電力和昂貴的電解槽，而其采用將需要終端用戶改造或更換設(shè)備——鋼鐵廠不能僅僅將煤炭換成氫氣，燃?xì)獍l(fā)電廠也需要升級才能燃燒它。這種前期投資已使許多開發(fā)商猶豫不決。

在過去十年中，綠氫取得了明顯的技術(shù)進(jìn)步——現(xiàn)代電解槽現(xiàn)在更大、更高效、生產(chǎn)成本更低，尤其是在中國。但生產(chǎn)仍然嚴(yán)重依賴補貼，無法與使用化石燃料的較低成本競爭。

氫氣的儲存和運輸也仍然是主要的技術(shù)和財務(wù)障礙。在常溫下，氫氣占用大量空間，使其不適合長途運輸。最有意義的做法是將其壓縮成氣體或轉(zhuǎn)化為液體進(jìn)行運輸，但這兩種過程和儲存方法都成本高昂、能源密集且效率相對較低。

要將氫氣以氣體形式儲存，必須將其壓縮并保存在高壓罐中，這需要大量能源，并存在燃燒和泄漏的風(fēng)險。要將氫氣液化，需要極度冷卻，然后必須儲存在能最大限度減少蒸發(fā)的低溫儲罐中。根據(jù) BloombergNEF 的數(shù)據(jù)，這個過程消耗高達(dá)其原始能量含量的40%。還有其他選擇，例如將燃料儲存在地下鹽穴中，但這只在特定的地質(zhì)構(gòu)造中才可能，且并未解決運輸問題。

長距離運輸氫氣也帶來挑戰(zhàn)。它可以像甲烷一樣通過管道運輸，但可能發(fā)生泄漏，從而增加溫室氣體。專用管道稀少——全球估計僅有5,000公里，主要服務(wù)于工業(yè)中心——而建造新管道將需要數(shù)年時間。管道也容易受到氫對金屬的脆化效應(yīng)影響，可能導(dǎo)致裂紋。

用船運輸它甚至更難。即使在壓縮狀態(tài)下，氫的能量密度也不高，因此需要大量運輸才符合經(jīng)濟效益。液態(tài)形式下，要保持足夠低的溫度太困難了——2022年，首批從澳洲運出的液態(tài)氫起火燃燒。氫已經(jīng)以更密集、更穩(wěn)定的形式（如氨和甲醇）運輸，但兩者都具有高毒性，如果泄漏會對環(huán)境和安全構(gòu)成風(fēng)險。

各國還在對氫能下大注嗎？

根據(jù)獨立能源研究公司 Rystad 的氫能分析師 Nigel Rambhjun 的說法，與較不潔凈的同類產(chǎn)品相比，綠氫獲得的投資和興趣遙遙領(lǐng)先。但投資也在放緩：2024年全球?qū)崈魵淠艿闹С鰷p半至243億美元。

盡管如此，根據(jù) BloombergNEF 的數(shù)據(jù)，現(xiàn)已有超過60個國家發(fā)布了氫能路線圖，各國政府到2025年3月已為潔凈氫能撥出至少2750億美元。

歐盟及其成員國正在引領(lǐng)這股潮流，截至三月已承諾1180億美元，而像氫能銀行——一個歐洲投資工具——這樣的新融資機制也開始運作。然而，管道建設(shè)仍然緩慢，2030年的生產(chǎn)目標(biāo)仍然遙不可及，盡管有政府支持，項目還是被放棄了。

在川普政府通過一項數(shù)兆美元的稅收法案，大幅削減了包括氫能在內(nèi)的潔凈能源資金后，美國的前景已變得黯淡。BloombergNEF 現(xiàn)在預(yù)計，到2030年，僅有15萬噸的年綠氫產(chǎn)能有資格獲得補貼——這與先前預(yù)測的120萬噸相比急劇下降。這一轉(zhuǎn)變動搖了開發(fā)商的信心，并冷卻了這個本應(yīng)成為頂級氫能市場的發(fā)展勢頭。

在澳洲，憑借全球最大的2250億澳元（1470億美元）項目儲備，成為綠氫超級大國的雄心已開始動搖。像英國石油公司（BP）這樣的主要開發(fā)商已退出項目，該國的項目儲備正在萎縮。雖然聯(lián)邦補貼仍然存在，但大部分資金都與預(yù)先證明商業(yè)可行性掛鉤——這在當(dāng)今市場上是一項艱巨的任務(wù)。

相比之下，中國和印度正在加緊努力，以期主導(dǎo)低成本氫氣生產(chǎn)。中國——全球最大的氫氣消費國——正在迅速發(fā)展其制造和部署能力，目標(biāo)是實現(xiàn)國內(nèi)市場的自給自足。印度在其210億美元的“綠氫任務(wù)”下設(shè)定了宏偉的目標(biāo)，并提供激勵措施以促進(jìn)國內(nèi)產(chǎn)量。

對綠氫的需求有望回升嗎？

高成本使得全球?qū)G氫的短期需求保持在低位。即使在歐盟，碳價也太低，無法激勵人們采用潔凈氫或像氨這樣的衍生物。盡管如此，長期來看，對潔凈氫的需求預(yù)計將會增長。

灰氫市場——每年消耗9000萬噸，幾乎是今日所有消耗的氫氣——預(yù)計將隨著綠色分子（綠氫）的價格隨時間下降而萎縮。根據(jù)麥肯錫的報告，到2050年，潔凈氫預(yù)計將占總氫氣需求的73%到100%。

利害關(guān)系為何？

綠氫是會成為全球能源系統(tǒng)的支柱，還是會退居為利基解決方案，將取決于未來幾年的發(fā)展。

如果氫氣變得足夠便宜和充足，潛在的回報是巨大的。氫氣可以幫助減少數(shù)十億噸的碳排放，加速能源轉(zhuǎn)型，并重塑全球燃料市場。

但如果經(jīng)濟效益改善不夠快，風(fēng)險就在于，各國政府和企業(yè)將把數(shù)千億美元投入一個永遠(yuǎn)無法規(guī)?；?、并在其自身炒作的重壓下崩潰的解決方案。（來源：彭博社）