绿色氢可以以液体形式储存。

绿色氢可以以液体形式储存。Wolfgang Kumm / Picture-Alliance / DPA / AP图像

绿色氢:它可以是无碳经济的关键吗?

“绿色氢”(Green hydrogen)是一种利用可再生能源从水中生产氢的技术,正在全球范围内蓬勃发展。它的支持者说,这种燃料可以在经济领域的脱碳、电气化方面发挥重要作用,比如长途卡车、航空和重工业。

沙特阿拉伯正在建造一个叫做新的沙漠的未来派城市。500亿美元的城市 - 完整的飞行出租车和机器人国内帮助 - 正在从头开始建造,并将成为一百万人的家。和哪些能源产品都将被用来为这个城市提供动力并销售给世界?不是油。沙特人在叫做绿色氢气的东西上大大大 - 通过使用可再生生产的电力来从氧分子分离氢分子的水制成的无碳燃料。

今年夏天,美国大型天然气公司空气化工(Air Products & Chemicals)宣布,过去四年来,该公司一直在沙特阿拉伯建造一座绿色氢工厂,作为Neom的一部分。这座发电厂由遍布沙漠的风能和太阳能项目提供40亿瓦的电力。它号称是世界上最大的绿色氢项目——更多的沙特工厂正在筹划之中。

绿色氢?沙特人并不孤单地相信它是能源未来中的下一个大事。虽然燃料几乎没有于美国的雷达,但世界各地都是绿色氢隆,而且许多公司,投资者,政府和环保主义者认为它是一个能够帮助结束化石燃料的统治和缓慢的能源the world’s warming trajectory.

“这是非常有希望的,”自然资源国防委员会的能源分析师Rachel Fakhry说。Fakhry的专​​家表示,虽然风和太阳能可以为电力家庭和电动汽车提供电力,但绿色氢气可能是能源密集型行业的理想电源,如混凝土和钢制造,以及运输部门的部分更难以电动。“过去15%的经济难以清理 - 航空,航运,制造,长途货运,”菲克哈在接受采访时表示。“绿色氢可以这样做。”

德国已经将其清洁能源刺激基金的最大份额分配给绿色氢气。

拥有高能源价格并严重依赖俄罗斯天然气的经济,欧洲通过为建造电解植物和其他氢基础设施提供资金来拥抱绿色氢。德国已经分配了其清洁能源刺激基金的最大份额绿色氢。欧盟委员会(European Commission)在7月的一份战略文件中写道:“这是完全脱碳经济谜团中缺失的部分。”

据怀疑论者称,氢气已经被吹捧为燃料源作为燃料源的潜力,但该技术从未以相当大的规模脱离地面 - 并具有充分的理由。他们认为,绿色氢技术的广泛采用面临严重的障碍,最值得注意的是,氢燃料需要可再生能量才能成为绿色,这将需要大规模扩展可再生生成的电解工厂将水分成氢气和氧气。绿色氢也很难储存和运输,没有管道。现在在某些地方,如美国,氢气比其他燃料如天然气,氢气更昂贵。

虽然它具有优势,但英国的彭博新能源金融分析师迈克尔·莱布雷奇(Michael Liebreich)和绿色氢气怀疑论者,虽然绿色氢联人,但它显示了同样令人印象深刻的缺点列表。“

“它不会在自然界中发生,所以它需要能量来分离,”里布瑞奇在一篇文章中写道最近的散文BloombergNEF。“它的存储需要压缩到700倍大气压,制冷到253摄氏度……每单位体积它携带的能量是天然气的四分之一……它可以使金属脆化;它从最微小的漏洞中逃逸,是的,它确实是爆炸性的。”

尽管有这些问题,莱布赖奇写道,绿色氢仍然“凭借技术乐观主义者的想象的副主象抓住。”

使用可再生能源生产绿色氢气,使其成为无二氧化碳燃料来源。

使用可再生能源生产绿色氢气,使其成为无二氧化碳燃料来源。胡志明市

伍德·麦肯齐公司(Wood McKenzie)研究绿色氢的能源分析师本·加拉格尔(Ben Gallagher)说,这种燃料太新了,未来仍不明朗。“没有人真正知道这里发生了什么,”他说。“目前这只是猜测。现在还很难将其视为新的石油。然而,它可能会成为整体燃料组合的重要组成部分。”

氢是宇宙中最丰富的化学物质。两个氢原子与一个氧原子配对就形成了水。单独来看,氢是一种无嗅无味的气体,高度可燃。从甲烷中提取氢——通常来自天然气,也来自煤炭和生物质能——是德国在第二次世界大战中首创的,当时德国没有石油储量。但是从甲烷中制造氢会排放二氧化碳所以对气候不友好;以这种方式产生的氢被称为灰色氢。

绿色是氢块上的新孩子,因为它是可再生能源的制造,它是无二氧化碳的。此外,使用可再生能源来创建燃料可以帮助解决困扰风和太阳能的间歇性问题,因此它是基本有效的存储。当对可再生能源的需求较低时,在弹簧和下降期间,可以使用过量的电力来为分离氢和氧分子所需的电解供电。然后可以将氢气储存或发送管道。

这种优点在于对全球绿色氢气的兴趣增长。欧洲,中东和亚洲,更多国家和公司正在拥抱这种优质燃料。美国落后,因为其他形式的能量,如天然气,更便宜,但几个新项目正在进行中,包括一个犹他州的绿色氢气电厂这将取代两个老化的燃煤电厂,为南加州发电。

中东,拥有世界上最便宜的风和太阳能,是绿色氢的主要球员。

在日本,一个新的绿色氢工厂,世界上最大的工厂之一,刚刚在福岛附近开业——考虑到福岛核电站靠近2011年的核灾难现场,这是一个有意设立的象征性地点。它将被用于为燃料电池提供动力,无论是在车辆上还是在固定地点。澳大利亚的一个能源财团刚刚宣布,计划在皮尔巴拉(Pilbara)建设一个名为亚洲可再生能源中心(Asian Renewable energy Hub)的项目,该项目将使用1743个大型风力涡轮机和30平方英里的太阳能电池板来运行一个26亿瓦的电解工厂,生产绿色氢并送往新加坡。

随着欧洲加剧其脱碳驱动,它也是在燃料上赌注。欧洲联盟刚刚起草了一个大规模绿色氢气扩展的战略,但尚未正式采用。但在其550亿美元的清洁能源计划中,欧盟包括用于新的绿色氢电解器和燃料运输和储存技术的资金。欧洲委员会写道,“以快速的步伐进行了大规模部署清洁氢气的关键是欧盟实现其高气候野心”的关键。“

中东拥有世界上最便宜的风能和太阳能,正努力成为绿色氢能源的主要参与者。“沙特阿拉伯拥有低得离谱的可再生能源,”洛基山研究所(Rocky Mountain Institute)突破性技术项目负责人托马斯·科赫·布兰克(Thomas Koch Blank)说。“太阳每天都很可靠地照耀着,风每天晚上都很可靠地刮着。这是很难被击败的。”

Bloombergnef估计,为了产生足够的绿色氢以满足世界上一季度的能源需求,比世界从各种来源产生更多的电力,并在生产和储存中投资11万亿美元的投资。这就是为什么现在重点关注的是,由于风力和太阳能电力和货物船舶和飞机的繁重制造,长途货运和燃料,所以不需要容易提供的能源需求的焦点。

福岛氢能研究领域(FH2R),一种绿色氢气设施,可以在3月份在日本开设每小时1,200平方米的氢气(NM3)。

福岛氢能研究领域(FH2R),一种绿色氢气设施,可以在3月份在日本开设每小时1,200平方米的氢气(NM3)。东芝Ess.

绿色氢气的能量密度是喷射燃料的三倍,使其成为飞机的有望的零排放技术。但是空中客车,欧洲飞机制造商,最近发布了一个陈述说需要克服重大问题,包括安全储存飞机上的氢气,机场缺乏氢基础设施和成本。专家表示,将需要新技术来解决这些问题。尽管如此,空中客车认为绿色氢气将在脱碳空运中发挥重要作用。

“成本竞争力的绿色氢气和跨行业伙伴关系将是强制性的,使零排放飞向现实,”空中客车零排放飞机的副总裁Glen Llewellyn说。他说,氢气动力飞机可能会被2035年飞行。

在美国,能源价格低,绿色氢成本大约是天然气的三倍,但价格不会因化石燃料而导致的环境损害。然而,绿色氢的价格正在下降。在10年内,预计绿色氢气预计将成本与美国天然气成本相当。

美国绿色氢气发育的主要驱动因素是加利福尼亚州的侵略性推动碳中性的未来。例如,洛杉矶水和权力部正在帮助犹他州绿色氢气电厂的建设。它计划于2025年上线。

一家名为SGH2最近宣布的公司将建立一个大型设施,在南加州生产绿色氢气。尽管如此,它将使用废气化,而不是使用电解,这将许多类型的废物加热到将它们减少到其分子化合物的高温下。然后将这些分子与氢结合,并且SGH2要求它可以使绿色氢更易于使用电解。

加州官员将绿色氢作为柴油汽车化石燃料的替代品。

加州官员也将绿色氢作为柴油汽车化石燃料的替代品。该州在2009年通过了低碳燃料标准,以推广电动汽车和氢燃料汽车。上个月,一批重型汽车和能源行业的官员组成了这个组织西方国家氢联盟敦促迅速部署氢燃料电池技术和基础设施,以取代柴油卡车、公共汽车、火车头和飞机。

西部各州氢燃料联盟(Western States Hydrogen Alliance)执行董事罗克珊娜•贝克莫哈马迪(Roxana Bekemohammadi)表示:“氢燃料电池将为这些难以电气化的重型行业的零排放汽车提供未来动力。”“这一事实是无可争辩的。这个新的联盟的存在是为了确保政府和行业能够有效地合作,加速这场革命的到来。”

今年早些时候,美国能源部宣布了1亿美元的投资,以帮助开发大型实惠的电解器,并为长途卡车创造新的燃料电池技术。

在澳大利亚,新南威尔士大学与全球工程公司GHD合作,创建了一个名为LAVO的家庭系统,它利用太阳能在家庭系统中产生和存储绿色氢。氢气在需要时被转换回电能。

所有这些发展都说,岩石山上的空白,是“真的好消息。绿色氢气有很大的潜力,可以解决让人们在晚上醒来的许多东西,因为气候变化问题似乎无法解决。“