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綠色氫為發(fā)電和運(yùn)輸提供了一種通用的、零排放的燃料。大規(guī)模采用綠色氫氣將極大地促進(jìn)全球能源從化石燃料向碳中性能源的轉(zhuǎn)變，但其昂貴的生產(chǎn)成本阻礙了這一轉(zhuǎn)變。本文將探討用綠色氫取代天然氣的可能性，這是一項(xiàng)重要但具有挑戰(zhàn)性的舉措，可以加速可持續(xù)發(fā)展。

綠色氫概述

綠色制氫是利用可再生能源產(chǎn)生的電力電解水。電解將水分子分解為氫和氧，捕獲并儲(chǔ)存氫作為燃料?？稍偕茉聪到y(tǒng)產(chǎn)生的電力使這一過程完全沒有碳排放。

為什么需要代替天然氣？

天然氣主要由甲烷(CH?)組成，燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生二氧化碳。與汽油(21%)和煤炭(25%)相當(dāng)，天然氣占全球溫室氣體排放量的19%。大約三分之一的溫室氣體(GHG)排放來自于使用天然氣為我們的家庭供暖。為了實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》到2035年將溫室氣體排放量減少75%、到2050年實(shí)現(xiàn)凈零排放的目標(biāo)，必須解決這一問題。

綠色氫替代天然氣面臨的障礙：

1、生產(chǎn)成本

綠色氫氣大約比天然氣貴4到5倍。除了綠色氫生產(chǎn)的高成本之外，為未來數(shù)千個(gè)獨(dú)立加氣站提供氫氣的基礎(chǔ)設(shè)施也面臨著一些挑戰(zhàn)。新的氫氣管道網(wǎng)絡(luò)需要大量的前期資金投入，而氫氣的特性給管道組件的設(shè)計(jì)帶來了獨(dú)特的挑戰(zhàn)。與其他燃料相比，氫的單位體積能量密度更低，因此儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)较狞c(diǎn)的成本更高。利用綠色氫氣來脫碳重工業(yè)將需要大量的電力。滿足這種需求的唯一方法是加快可再生能源的生產(chǎn)。這將帶來重大的基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，例如氫氣管道和輸電線路的優(yōu)先排序。燃?xì)庑袠I(yè)的擴(kuò)張將產(chǎn)生重大的監(jiān)管問題。為確保氫氣基礎(chǔ)設(shè)施的快速擴(kuò)張，允許貨幣化，制定稅率結(jié)構(gòu)以鼓勵(lì)延遲資本支出，并確保全系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃將是必要的。

2、氫氣壓縮

氣體被壓縮以經(jīng)濟(jì)地運(yùn)輸；這是氫分配的主要問題。壓縮等量的氫氣所需的能量大約是天然氣的三倍。這種壓縮量的三倍增長(zhǎng)是昂貴的，將需要更換每一臺(tái)更大的機(jī)組和更強(qiáng)的壓縮機(jī)。

3、管道泄漏和反應(yīng)性

與天然氣相比，氫氣具有不同的質(zhì)量；因此，目前的管道系統(tǒng)摻氫量有限。由于氫氣是宇宙中最小最輕的分子，它可以很容易地從管道和天然氣網(wǎng)絡(luò)中泄漏出來，而這些管道之前是用來運(yùn)輸更大的甲烷(天然氣)分子的。氫與不同的金屬反應(yīng)不同。因此，它會(huì)削弱和腐蝕高壓輸氣系統(tǒng)中常見的鋼管。

4、化石燃料的淘汰

如果改用氫氣燃料，許多化石燃料資產(chǎn)將被淘汰。有必要通過各種財(cái)政激勵(lì)措施來重新利用這些大量表現(xiàn)不佳的資產(chǎn)，以防止帶來一些不好的副作用。

利用天然氣生產(chǎn)氫氣

藍(lán)色氫是由甲烷(天然氣)的蒸汽重整產(chǎn)生的。然后，利用碳捕獲技術(shù)捕獲并儲(chǔ)存這一過程中釋放的碳。它不是一種完全的碳中性燃料，因?yàn)椴⒎撬械奶寂欧哦荚谶@個(gè)過程中被捕獲。

綠色氫的最新發(fā)展

綠色氫項(xiàng)目在過去三年里翻了五倍，有幾個(gè)項(xiàng)目計(jì)劃到了2030年，預(yù)計(jì)將獲得5000億美元的融資和補(bǔ)貼。日本、加拿大和歐盟都有氫經(jīng)濟(jì)的官方路線圖。美國(guó)能源部的氫彈計(jì)劃的目標(biāo)是到2030年達(dá)到每公斤1美元的綠氫價(jià)格?？紤]到中國(guó)2060年的凈零目標(biāo)，中國(guó)國(guó)有企業(yè)已經(jīng)公布了規(guī)模龐大的100GW電解槽綠色氫工程。德國(guó)正在測(cè)試氫能系統(tǒng)，以部分替代天然氣用于家庭供暖。德國(guó)正在建設(shè)世界上最大的電解生產(chǎn)設(shè)施。在英國(guó)，科學(xué)家們正在努力將天然氣管網(wǎng)中的甲烷用氫氣來取代。H21試點(diǎn)項(xiàng)目由英國(guó)利茲的北方天然氣網(wǎng)絡(luò)公司準(zhǔn)備。這個(gè)項(xiàng)目的最終目標(biāo)是完成城市供暖系統(tǒng)的能源轉(zhuǎn)換，從天然氣轉(zhuǎn)換到氫氣。

綠色氫的未來

氫氣在發(fā)電廠和工業(yè)中有著悠久的歷史。自19世紀(jì)初以來，這種氣體就被用于汽車、飛艇和宇宙飛船的燃料電池中。全球經(jīng)濟(jì)的脫碳，不能過于長(zhǎng)久，因此氫的重要性將進(jìn)一步提高。政府和企業(yè)必須共同努力，為投資者鋪平道路。安全運(yùn)輸和儲(chǔ)存大量氫燃料以及確定各種氫供應(yīng)對(duì)環(huán)境的影響，共同制定國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)將改善國(guó)際貿(mào)易。雖然綠色氫仍然過于昂貴，無法與傳統(tǒng)來源的氫和其他燃料競(jìng)爭(zhēng)，但在過去一年里，涉及氫的項(xiàng)目數(shù)量有所增加，因?yàn)橥顿Y者相信氫氣價(jià)格將會(huì)下降。如果像世界氫能理事會(huì)預(yù)計(jì)的那樣，到2030年氫的生產(chǎn)成本能降低50%，那么它將成為一種必不可少的清潔能源，引領(lǐng)更可持續(xù)的未來。

原標(biāo)題：深入：綠色氫能取代天然氣的四大障礙