氫能將成為新的“石油”嗎？
發(fā)布時間：2021-08-04作者：科谷摘編
東京奧運會官方交通工具是使用氫燃料電池的豐田Mirai汽車。東京都知事2016年曾表示，“1964年的東京奧運會留下了新干線高速鐵路系統(tǒng)，2021年的東京奧運會將留下一個氫能社會” 。2019年，日本川崎重工推出世界上第一艘設計用于運載液化氫的船舶Suiso Frontier，旨在利用澳大利亞的氫能。
此外，日本擁有世界上最大的加氫站網絡，正計劃在煉鋼等重工業(yè)領域用氫能取代化石燃料。其在氫燃料進口方面也處于領先地位。
韓國也有類似計劃，3月，汽車制造商現代、SK集團和其他企業(yè)宣布了一個價值380億美元的項目，旨在未來10年發(fā)展以氫能為基礎的經濟。
氫能的廣泛使用如果真的發(fā)生，將是一個漫長的過程。早在1807年，第一臺氫動力發(fā)動機就開始工作了。19世紀60年代，人們就提議通過電解水制氫來取代煤炭。但煤炭和石油總是比較便宜的。1937年，一艘充滿氫氣的船舶發(fā)生爆炸，人們因此認為這種燃料不安全。
有人說，全球氫經濟可以從碳排放危機中拯救氣候。氫氣可以為卡車、輪船和飛機提供動力，還可以用來生產水泥、鋼鐵和化肥等產品。韓國現代公司燃料電池部門負責人金世勛去年表示，“過去我們的技術和行業(yè)都是關于開采石油、輸送石油和使用石油的；現在和未來，我們的技術和行業(yè)將是關于收集陽光、傳送陽光和利用陽光的，氫能將使之成為可能”。
也有人持懷疑態(tài)度。阿伯丁大學化學工程師湯姆·巴克斯特表示，“氫能只會成為一種基本能源，以目前的技術，其在400攝氏度以上的工業(yè)過程中具有優(yōu)勢。但在其他方面，綠氫通常會輸給電力，綠氫永遠不會比制造它所需的綠色電力便宜”。
氫氣很少直接作為燃料用于燃燒。相反，它作為能源的載體，在有廉價能源可供制造的地方制造，并運到有需要的地方。
過去兩年，電動汽車已悄悄領先于氫燃料汽車，通用汽車等公司承諾，15年內只生產電動汽車。他們有政府的支持，在充電網絡投入巨資。但對于長途運輸和航空等其他需要大量化石燃料的運輸系統(tǒng)來說，氫能或將是降低碳排放的關鍵。
每噸氫氣的能量比其他化石燃料都多，而且不需要電池。但是制造它需要大量電力，所以它的氣候友好性只與生產它所使用的能源一樣。因此，才有了灰氫、藍氫和綠氫的區(qū)分。
灰氫目前最便宜，是工業(yè)用途的主要類型。中國生產的氫氣占世界的1/3，主要來自褐煤。俄羅斯正制訂計劃利用豐富的天然氣儲備生產藍氫。為了成為一種可行的氣候友好型化石燃料替代品，制造商必須捕集生產過程中產生的二氧化碳，并將其封存。但碳捕集與封存（CCS）仍是一項正在探索中的技術。
巴克斯特表示，化石燃料公司在推動氫氣作為電力的替代品，從汽車燃料到家庭供暖。如bp正考慮在蒂賽德建藍氫工廠。
在長期計劃中，一旦汽油和柴油需求開始減少，石油公司便將氫氣視為潛在的收入來源，但他們轉向替代燃料的步伐緩慢。bp將在3年內對蒂賽德藍氫工廠做出最終投資決定，預計2027年前不會開始建設。
美國空氣產品公司首席執(zhí)行官塞菲·加西米表示，“目前，化石燃料比氫氣更便宜，也更容易獲得。這在一定程度上是由于全球范圍內高達4000億美元的巨額政府補貼。如果取消這些補貼，氫氣等替代燃料將更可能被廣泛采用”。
如果世界真的要發(fā)展氫經濟，真正的動力將是大規(guī)模生產綠氫。一些國家已將自己視為潛在的氫能“沙特”，利用廉價的可再生能源大規(guī)模生產氫燃料。其中包括加拿大和冰島，這兩個國家都擁有豐富的水電產能，可以幫助氫氣生產。此外，摩洛哥正在撒哈拉沙漠迅速發(fā)展太陽能，并制訂了氫氣生產計劃。
沙特也有自己的計劃。其最近宣布，將與美國空氣產品公司一起在紅海沿岸建一個50億美元的綠氫工廠。一大片太陽能電池板和風力渦輪機最終將覆蓋一片比利時大小的沙漠，為世界上最大的氫氣工廠提供動力，生產將于2025年開始。該項目將是Neom生態(tài)城計劃的一部分。除了供應生態(tài)城市，氫氣還將出口，有朝一日在全球市場上，沙特的氫氣將取代沙特的石油。
沙特鄰國阿曼有更大的計劃，將投資300億美元在阿拉伯海沿岸建氫氣工廠，同時出口綠氫和綠氨。
澳大利亞也有雄心勃勃的計劃，要建5個巨大的氫中心。去年，澳大利亞的公司表示，將把一塊面積超過西澳大利亞州盧森堡兩倍的沙漠變成綠氫生產基地，將擁有1000萬塊太陽能電池板和1500臺風力渦輪機。但該項目在6月被否決后，目前處于擱置狀態(tài)，可能最終會繼續(xù)進行。此外，在新南威爾士州的一個煤礦地區(qū)還有另一個建氫中心的計劃，在維多利亞州的拉特伯谷還有使用褐煤的灰氫計劃，所有這些都旨在向日本和亞洲其他地區(qū)出口氫氣。
世界第二大飛機制造商空客公司去年公布了3種不同的零排放概念氫飛機計劃，并稱這些飛機將在2035年投用。與此同時，加利福尼亞州初創(chuàng)企業(yè)ZeroAvia已有一架使用氫燃料的6座實驗飛機。去年，它在英國克蘭菲爾德機場首次起飛；今年4月，其在一片田野里墜毀。不可否認，該公司可能成為天空中的特斯拉。瑞士工程研究中心保羅·謝勒研究所的克里斯蒂安·鮑爾表示，“如果沒有氫氣，要大幅減少碳排放幾乎不可能。未來10年，我們將看到氫能產業(yè)取得實質性進展”。
潛在供應商和主要市場之間的其他交易也在激增。丹麥沃旭能源公司已與馬士基集團（世界最大航運公司）和斯堪的納維亞航空公司簽署一項協議，2023年起，利用海上風電為哥本哈根的公共汽車和卡車生產綠氫，隨后將為船舶和飛機生產綠氫。
這一切會發(fā)生嗎？持懷疑態(tài)度的人表示，建立制造、運輸氫氣的全球供應鏈過于笨重和低效，尤其是在基礎設施必須從零開始建設的情況下。根據統(tǒng)計，約2/3的能量會在這一過程中流失。
保羅·謝勒研究所的羅曼·薩基表示，“能量損失將發(fā)生在供應端、氫燃料生產過程和需求端，但氫燃料可用于長途貨運，而目前大型卡車需配備幾噸重的電池才能行駛100多公里”。
波茨坦氣候影響研究所的法爾科·烏克特表示，氫氣的可用性不確定，無法廣泛取代化石燃料，如用于汽車或房屋取暖。相反，世界應優(yōu)先考慮其作為低碳能源不可或缺的應用，如可以消除最難的10%碳排放。
他也警告稱，建筑供暖等領域對氫氣的需求不斷上升，可能給廉價的藍氫帶來優(yōu)勢，并造成“化石燃料鎖定”，危及氣候目標的實現。
以氫氣為基礎的燃料作為普遍的氣候解決方案可能是錯誤的承諾。烏克爾特表示，“雖然它們用途廣泛，但不能指望氫能廣泛取代化石燃料”。
ABB瑞士公司研究員布拉德在關于氫經濟的白皮書中指出，“氫經濟只有在積極可行的情況下才能建立起來。否則，更好的解決方案將征服市場。幾乎所有合成液態(tài)烴都有基礎設施，而氫氣則需要一個全新的分銷網絡”。氫燃料可能很稀缺，至少未來10年不會有競爭力。
