西媒文章:氢能,希望之光还是空头支票?

西媒文章:氢能,希望之光还是空头支票?
2021年07月28日 20:53 参考消息

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  西媒文章:氢能,希望之光还是空头支票?

  参考消息网7月28日报道 西班牙《趣味》月刊6月号发表题为《氢能,希望还是失望?》的文章,作者为亚当·鲍恩。全文摘编如下:

  称氢燃料是未来的说法已经存在一段时间了。早在1874年,法国作家儒勒·凡尔纳就在其小说《神秘岛》中想象这种元素将取代煤炭,被从水中分解出来“提供取之不尽的热和光”。在20世纪70年代的石油危机中,人们也发出了类似的声音,当时氢被吹捧为替代汽油的燃料。到了2003年,在第一波真正关注气候变化的浪潮中,美国时任总统乔治·W·布什对氢燃料汽车表现出了极大热情。他说:“我们可以为我们孩子的未来做出根本性改变。”

  终极绿色燃料?

  如今,氢能的“热度”又回来了。从美国到澳大利亚,从欧盟到亚洲,过去一年几乎每天都有一波热潮,这些热潮由政府承诺提供的数十亿美元资金、对火车、飞机和家用锅炉等新技术所做的测试以及行业声明和分析组成。别忘了还有英国首相鲍里斯·约翰逊等领导人的支持。国际能源署专家西蒙·贝内特说:“我们发现很难跟上这么多新消息的节奏。”

  “氢经济的想法并不新鲜,”彭博新能源财经分析师马丁·滕勒说,“现在它看上去再次成为一个有吸引力的方案,问题在于:它会像从前一样只是一张空头支票吗?”滕勒是众多看好氢能的人之一。

  与此同时,还有另一个很重要的问题:氢真的是一种有助于应对气候变化的清洁和绿色燃料吗?

  氢是宇宙中最轻也是最丰富的元素。从理论上看,它作为燃料有很多好处。尽管它在地球上很少单独存在,但可以利用清洁电力分解水来生产氢。

  氢一旦被制成,就可以像石油和天然气一样充当化学能量载体,通过管道被输送到需要它的地方。每单位质量氢储存的能量是传统汽油的3倍。当氢气“燃烧”时就会释放出储存的能量,而这一过程实质上是氢气与氧气结合后生成水。从这个意义上说,氢是终极的绿色燃料。

  或许最著名的利用氢气改变世界的尝试是在1937年失败的。当时,德国制造的“兴登堡”号飞艇在一场灾难性事故中被大火焚毁,原因是用来为飞艇提供浮力的氢气着火了。从那以后,安全储存氢的技术突飞猛进。近几十年来,创造“氢经济”的想法侧重于将液态氢当作绿色燃料,尤其是汽车燃料。

  当前的另一则新消息是,氢被追捧为一种可使难以直接使用清洁电力的“减排困难”部门脱碳的方式。这些部门的范围很广,从长途公路运输、航空和航运到钢铁和石化等碳密集型产业,不胜枚举。

  过去两年间企业和政府做出的气候承诺已经表明,如果我们要在本世纪中叶实现碳的净排放量归零的总体目标,上述行业也必须转型。氢在实现这一目标的过程中占据重要地位:欧盟委员会联合研究中心表示,到2050年,氢能将占到欧盟最终消耗能源的10%到23%;英荷壳牌石油集团估计,到2100年,氢能将占到全球消耗能源的10%。

  与此同时,风能和太阳能发电场的发电成本迅速下降,使得利用清洁电力大规模、清洁地生产氢成为可能。问题在于,目前大量的氢并不是通过这种方式生产的。

  各种颜色的氢?

  目前人类每年生产约7000万吨氢,主要用于制造氨肥和甲醇等化学品,以及在炼油过程中去除杂质。大约96%的氢气直接由化石燃料制成——主要是天然气,其次是煤,然后是石油。使用最多的生产流程被称为蒸汽重整,该过程会释放二氧化碳。

  只有4%的氢气是按照凡尔纳设想的方式制造的,也就是利用电解过程将氢从水中分离出来。用来制氢的电力中有一部分并非绿色能源,而是来自化石燃料发电厂。滕勒表示,目前全球氢气生产过程远远不具备可持续性,其碳足迹与英国和印尼碳足迹的总和相当——每年约产生8.3亿吨二氧化碳。

  这让我们想到了一个奇怪的点,即透明的氢变得染上了各种颜色。之所以有“灰氢”,是因为它是经过蒸汽重整过程由化石燃料制成的,每公斤的成本约为1美元;生产“蓝氢”采用的是甲烷重整和碳捕获技术,尽管目前仅处于试点阶段,生产成本最低约为每公斤2美元;最后是“绿氢”,它由靠可再生电力驱动的电解槽生成,在大多数情况下成本高达每公斤4美元。

  英国国家电网电力系统运营商的专家罗伯·吉布森表示,就脱碳而言,“灰氢毫无意义”。然而,英国牛津市奥罗拉能源研究中心专家埃万耶洛斯·加齐斯却表示,大规模生产绿氢的成本将非常高,这就是蓝氢拥有用武之地的原因所在。加齐斯说:“如果我们想要达到一定规模,生产蓝氢也许是不可避免的。”英国牛津能源研究所的拉尔夫·迪克尔等其他一些专家则认为,短期内需要蓝氢,因为与用可再生电力来生产绿氢相比,用这种电直接取代燃煤和天然气电厂发出的电可以更深入和有效地减少二氧化碳排放。

  现有的4项最大的蓝氢计划位于北美,英国政府正在资助3个试验项目。一些倡导者认为,此类计划不仅有助于推动绿氢的发展,还能促进基础设施建设,以便解决如何将氢气送到需要它的地方这类棘手问题。其他一些人对蓝氢的看法则截然不同。由于它仍然涉及天然气、石油和煤炭开采活动,欧洲地球之友组织将其称为“化石氢”,认为它是陷入困境的化石燃料公司的生命线。

  然而,不可否认的问题是,生产蓝氢时不能捕获该过程释放的所有二氧化碳。第一个碳捕获和封存(CCS)阶段能捕获大约50%到70%的二氧化碳,加上第二个成本高昂的阶段,能够将这一比例提高到85%到90%,一些开创性项目的目标则定得更高,有的甚至达到95%。

  尽管如此,对于大多数蓝氢计划而言,至少有10%的二氧化碳未被捕获。滕勒估算后指出,如果通过重新造林来抵消这部分碳排放,所需的土地面积大约相当于西班牙国土面积的4倍。

  但他仍然认为这么做是值得的,因为使用蓝氢排放的碳仍然比燃烧煤、石油或天然气要少。滕勒说:“有一部分碳排放没有被捕获。这是否意味着我们就不这么做了?我会说我们可能仍应这么做。如果摆在我们面前的选项是蓝氢和什么都不做,那就选择蓝氢。”

  致力于加速清洁能源转型的非营利组织“监管援助项目”的专家扬·罗斯诺却不这么认为。他将蓝氢比作15年前煤炭行业尝试推广的配备CCS设施的“清洁煤”工厂。那种模式并未成功,因为包括可再生能源在内的替代品的成本迅速下降,使这种工厂变得非常不划算。

  如何控制成本?

  那么绿氢的前景又如何?例如,欧盟目前绿氢行业的电解槽总容量不到1吉瓦。但在2020年7月,该行业设下了到2024年达到6吉瓦、到2030年达到40吉瓦的雄心勃勃的目标。德国正与摩洛哥合作建设一个使用太阳能的绿氢项目。

  此外,一大批令人眼花缭乱的大企业已经进入或计划进入绿氢领域,包括石油巨头西班牙雷普索尔、英荷壳牌和全球最大的海上风电开发商丹麦沃旭能源公司。西班牙伊维尔德罗拉电力公司正在建设一座太阳能发电厂,为的是在2021年生产绿氢,其早期用途将比较常规,比如制造肥料。伊维尔德罗拉电力公司的萨穆埃尔·佩雷斯说:“当我们的技术够用、规模够大时,我们就可以涉足其他应用难度较高的领域,例如卡车,甚至可能是飞机。”

  缩小绿氢和灰氢价格之间的差距需要时间。生产一公斤氢需要大约50到55千瓦时的电力和9到10升水。高达86%的绿氢生产成本花在了为电解槽供电上。而风能和太阳能的成本在过去10年间迅速下降,预计还会进一步下降。

  电解槽本身占据了剩余成本。这是一项古老的技术,但其制造商声称可以开发成本更低廉的技术。英国电解槽制造商ITM Power的首席执行官格雷厄姆·库利表示,目前一台10兆瓦电解槽的成本是3年前的一半,而且价格还会进一步下降,一大原因是,身为这些设备的主要制造商的中国持续发展。

  即便如此,可能还是需要政府干预,例如发放补贴使绿氢价格更便宜和征收碳税使灰氢价格更昂贵。专家指出,未来10年的氢能源市场很可能是政策驱动的。相关项目将高度依赖公共资金。

  氢能的成功与否最终可能取决于社会是否愿意为其付出代价。推广绿氢将需要大规模投入:彭博新能源财经估计,未来10年全球将需要投入1500亿美元才能将制氢成本降低到具有竞争力的水平。

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责任编辑:李昂

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