未來燃料：如何建設(shè)一個真實的氫能經(jīng)濟(jì)

文/柯偉茂

本文作者供職于霍尼韋爾特性材料和技術(shù)集團(tuán)。

氫能進(jìn)一步得到廣泛使用需要3個前提——?dú)錃庥猛緩V泛且儲量豐富，在世界各國實現(xiàn)其氣候目標(biāo)的過程中可以大有所為。事實上，氫氣在歐盟委員會 2050 年的所有8種凈零排放情景中都有體現(xiàn)。

美國能源部于2021年頒布了《兩黨基礎(chǔ)設(shè)施法案》，其中包括提供80億美元興建氫能樞紐，以擴(kuò)大零碳?xì)浜偷吞細(xì)湓诠I(yè)、電力、住宅和運(yùn)輸領(lǐng)域的應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上，能源部同時發(fā)布了相關(guān)計劃促進(jìn)對氫能經(jīng)濟(jì)的重大投資。如果能夠以可持續(xù)的方式生產(chǎn)和運(yùn)輸氫氣，低碳?xì)渚涂赡苻D(zhuǎn)變?yōu)槭澜缧枰娜粘Ｌ娲茉础?/p>

的確，在政府和私營部門不斷增加氫能解決方案投資的情況下，氫能有望成為使用最廣泛的多用途能源之一。據(jù)研究公司 Wood Mackenzie 預(yù)測，到2050年，低碳?xì)鋵M足全球最終能源需求的7%，其總體需求將從目前的幾乎為零增長到 2.11 億t。

氫能還可以在能源安全和經(jīng)濟(jì)增長方面發(fā)揮重要作用，尤其是正當(dāng)世界各國在四處尋求減少對油氣進(jìn)口的依賴的途徑時。近期歐洲國家對俄羅斯能源的依賴更凸顯出這一問題的嚴(yán)重性。

歐盟委員會最近公布了一項新計劃，其中核心措施之一就是“可再生氫”。為實現(xiàn)歐盟在2022年年底前將對俄羅斯天然氣的依賴減少2/3的戰(zhàn)略，該提案謀求促進(jìn)可再生能源的發(fā)展，并將2030年的綠氫產(chǎn)能目標(biāo)提高到當(dāng)前的4倍。

發(fā)展綠氫和藍(lán)氫的另一個推動力是“環(huán)境、社會和公司治理（ESG） ”理念的興起，以及全球客戶對環(huán)保議題的關(guān)注。從大型零售商到科技巨頭，再到運(yùn)輸業(yè)巨頭，各公司都在承諾減少供應(yīng)鏈中的碳排放量，因此，采用清潔氫能也具有良好的經(jīng)濟(jì)意義。

氫能未來三步走

氫能經(jīng)濟(jì)還剛剛萌芽，但隨著世界繼續(xù)尋找應(yīng)對氣候變化的創(chuàng)新解決方案，氫能正被證明是一種可行的能源和經(jīng)濟(jì)增長驅(qū)動力。氫能進(jìn)一步得到廣泛使用需要3個前提：通過生產(chǎn)增加供應(yīng)、可行的交通基礎(chǔ)設(shè)施及降低最終使用價格。

增加供應(yīng)和生產(chǎn)。第一步是提高“藍(lán)氫”和“綠氫”的供應(yīng)和可用性。目前，投入使用的大多數(shù)氫氣為“灰氫”，這是一種碳密集度最高的氫氣。灰氫是在未采用二氧化碳減排技術(shù)的情況下以化石燃料制成的氫氣，其生產(chǎn)過程伴隨著二氧化碳的排放。

綠氫的生產(chǎn)采用電解工藝，使用可再生電力使水中的氫分子與氧分子分離。該工藝不會產(chǎn)生對環(huán)境有害的二氧化碳，使用的電力來自太陽能發(fā)電和風(fēng)電等可再生能源，因此具有可持續(xù)性。然而，要大幅增加零排放綠氫的供應(yīng)并降低生產(chǎn)成本，仍然需要大量的研發(fā)和資金投入。

藍(lán)氫和灰氫一樣來自天然氣，但與灰氫不同的是，其排放的碳經(jīng)過碳捕集處理并安全儲存在地下深處，因此，藍(lán)氫的二氧化碳排放量較灰氫顯著降低。綠氫是所有氫形式中最清潔的，在實現(xiàn)綠氫的大規(guī)模生產(chǎn)和供應(yīng)之前，藍(lán)氫是一項關(guān)鍵的過渡型技術(shù)。藍(lán)氫是脫碳的關(guān)鍵推動因素之一，而且現(xiàn)在已經(jīng)有了大規(guī)模生產(chǎn)藍(lán)氫的清潔技術(shù)。

基礎(chǔ)設(shè)施至關(guān)重要。大規(guī)模使用氫能的第2個關(guān)鍵因素是建設(shè)上游和下游所需的基礎(chǔ)設(shè)施——管道、罐和泵，以便有效運(yùn)輸、儲存和輸送氫氣。除了生產(chǎn)足量的藍(lán)氫和綠氫外，開發(fā)可安全存儲和輸送氫氣的設(shè)施和管道也具有至關(guān)重要的意義。

但這需要時間。為了實現(xiàn)預(yù)期的氫能商業(yè)化及工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)，相關(guān)行業(yè)現(xiàn)在必須優(yōu)先考慮減少排放的解決方案，同時建設(shè)支持未來可再生氫能的基礎(chǔ)設(shè)施。事實上，國際能源轉(zhuǎn)型委員會最近的一份報告顯示，全球工業(yè)脫碳用氫可能需要在未來30年花費(fèi)15萬億美元左右的投資。該研究還表示，其中大約85% 的投資將用于發(fā)電，剩余15% 將用于氫能的生產(chǎn)設(shè)施、運(yùn)輸和存儲。

開發(fā)一個可自我維持的生態(tài)系統(tǒng)將成為決定綠氫規(guī)模化發(fā)展的關(guān)鍵因素。這需要各行各業(yè)的組織機(jī)構(gòu)攜手合作，向同一個目標(biāo)邁進(jìn)。參與的實體將涉及從上游生產(chǎn)到下游封存的價值鏈上的所有階段。氫能價值鏈中有眾多不同的利益相關(guān)者，他們將以各自的方式做出貢獻(xiàn)，共同打造出能夠自我維持的氫能經(jīng)濟(jì)。

激勵措施可加速氫能應(yīng)用。氫能廣泛應(yīng)用需要的第3個要素，就是提供稅收優(yōu)惠等激勵措施，以此加速氫能經(jīng)濟(jì)的發(fā)展并最大程度地降低初始成本。雖然電力和天然氣公用事業(yè)越來越多地考慮增加對低碳?xì)涞耐顿Y，但當(dāng)前藍(lán)氫和綠氫生產(chǎn)技術(shù)與設(shè)備的價格居高不下，仍然是限制氫能發(fā)展的主要障礙。

在美國，一個積極的進(jìn)展來自國會立法，將首次為零碳?xì)浜偷吞細(xì)淠茉瓷a(chǎn)提供稅收抵免，以刺激氫能投資。 此外，美國《國內(nèi)稅收法》的第45Q節(jié)也有助于持續(xù)推動低碳?xì)淠艿陌l(fā)展。該法案為碳捕集和碳封存提供每噸最高50美元的稅收抵免，新提案可能會將這一數(shù)字提高到每噸85美元。

美國國會同時也在致力于為氫能源行業(yè)以及碳捕集、使用和儲存（CCUS） 行業(yè)奠定基礎(chǔ)。美國參眾兩院通過了《綜合撥款法案》，該法案提出了氫能產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵稅收優(yōu)惠和規(guī)定，包括為氫能和燃料電池技術(shù)辦公室提供1.5億美元的撥款。

未來之路

要面對和解決迫在眉睫的全球氣候危機(jī)，可持續(xù)能源扮演的角色至關(guān)重要，而我們需要立即采取行動。隨著越來越多的組織為更好地達(dá)成全球氣候目標(biāo)而實施凈零戰(zhàn)略，氫能在這些戰(zhàn)略中的地位也在日益提升。但這只是旅程的開始，通往凈零的道路復(fù)雜而又漫長。氫能和碳捕集的作用及各種應(yīng)用尚未被廣泛了解或接受。

幸運(yùn)的是氫這種物質(zhì)非常容易獲得，它是宇宙中儲量最豐富的元素。我們只需要找出經(jīng)濟(jì)且高效地利用氫氣的方法。目前世界正朝著這個方向發(fā)展，市場上已經(jīng)有多種新技術(shù)可以為企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展之路提供幫助。 ●