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綠色氫為發(fā)電和運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，燃燒時會產(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)千個獨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)計帶來了獨特的挑戰(zhàn)。與其他燃料相比，氫的單位體積能量密度更低，因此儲存和運輸?shù)较狞c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)計挑戰(zhàn)，例如氫氣管道和輸電線路的優(yōu)先排序。燃氣行業(yè)的擴張將產(chǎn)生重大的監(jiān)管問題。為確保氫氣基礎(chǔ)設(shè)施的快速擴張，允許貨幣化，制定稅率結(jié)構(gòu)以鼓勵延遲資本支出，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)濟地運輸；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是昂貴的，將需要更換每一臺更大的機組和更強的壓縮機。

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。有必要通過各種財政激勵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)捕獲并儲存這一過程中釋放的碳。它不是一種完全的碳中性燃料，因為并非所有的碳排放都在這個過程中被捕獲。

綠色氫的最新發(fā)展

綠色氫項目在過去三年里翻了五倍，有幾個項目計劃到了2030年，預(yù)計將獲得5000億美元的融資和補貼。日本、加拿大和歐盟都有氫經(jīng)濟的官方路線圖。美國能源部的氫彈計劃的目標(biāo)是到2030年達到每公斤1美元的綠氫價格?？紤]到中國2060年的凈零目標(biāo)，中國國有企業(yè)已經(jīng)公布了規(guī)模龐大的100GW電解槽綠色氫工程。德國正在測試氫能系統(tǒng)，以部分替代天然氣用于家庭供暖。德國正在建設(shè)世界上最大的電解生產(chǎn)設(shè)施。在英國，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試點項目由英國利茲的北方天然氣網(wǎng)絡(luò)公司準備。這個項目的最終目標(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)濟的脫碳，不能過于長久，因此氫的重要性將進一步提高。政府和企業(yè)必須共同努力，為投資者鋪平道路。安全運輸和儲存大量氫燃料以及確定各種氫供應(yīng)對環(huán)境的影響，共同制定國際標(biāo)準將改善國際貿(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爭，但在過去一年里，涉及氫的項目數(shù)量有所增加，因為投資者相信氫氣價格將會下降。如果像世界氫能理事會預(yù)計的那樣，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