如果說1990年代是風能的十年，2000年代是太陽能的十年，2010年代是電池的十年，那么2020年代可能會把我們推向能源轉(zhuǎn)型的下一個前沿：氫。現(xiàn)在，幾乎每周都有新的氫氣項目或重大突破躍入我們眼簾。
僅在過去五年中，就有30多個國家制定或開始準備國家氫戰(zhàn)略(IEA 2022)。巴黎氣候目標是一個關(guān)鍵推動因素，但俄烏戰(zhàn)爭和天然氣價格飆升也推動了向更綠色燃料的轉(zhuǎn)變。經(jīng)濟發(fā)展和產(chǎn)業(yè)政策也很重要。
正如我們所知，清潔氫有可能顛覆能源的地緣政治。圍繞清潔氫及其衍生品(如氨)可能出現(xiàn)新的貿(mào)易領(lǐng)域。擁有充足太陽能和風能的國家可能會成為綠色燃料的主要出口國或綠色工業(yè)化的地點。
隨著各國渴望在氫價值鏈的關(guān)鍵環(huán)節(jié)取得技術(shù)領(lǐng)先地位，工業(yè)競爭可能會加劇。總的來說，擴大清潔氫的使用規(guī)模可以促進激烈的地緣經(jīng)濟競爭，刺激新的聯(lián)盟和合作，并在未來的氫生產(chǎn)和使用中心產(chǎn)生新的能源節(jié)點。
它是宇宙中最小的分子，但作為全球能源轉(zhuǎn)型的清潔燃料，氫具有巨大的潛力。它是一種可以在發(fā)動機中燃燒的氣體，也可以在燃料電池中使用，為車輛提供動力、發(fā)電或提供熱量。 它可以作為原料和其他化學(xué)產(chǎn)品的組成部分，如氨(一種關(guān)鍵的肥料元素)和甲醇(用于塑料生產(chǎn))。氫及其衍生物可以無限期地儲存在儲罐或鹽穴中，這意味著它們可能是長期儲存能源的關(guān)鍵解決方案之一。 最關(guān)鍵的是，氫可以取代化石燃料，而不排放二氧化碳。就像電力一樣，它是零碳能源的載體，但當涉及到難以用電的脫碳部門時——想想重工業(yè)、長途運輸或季節(jié)性儲存——它有優(yōu)勢。 大多數(shù)脫碳方案都預(yù)計氫將在本世紀中葉實現(xiàn)凈零排放方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。例如，國際能源署(IEA)和國際可再生能源機構(gòu)(IRENA)預(yù)計，到2050年，氫氣將滿足12 - 13%的最終能源需求，而目前幾乎為零。 氫已經(jīng)是一個主要的工業(yè)，但目前的氫市場有三個特征即將發(fā)生根本的轉(zhuǎn)變：今天的氫仍然主要由化石燃料制成，幾乎完全用作原料而非燃料，而且主要是在現(xiàn)場生產(chǎn)和消費。 如果氫氣要發(fā)揮其潛力，成為清潔能源拼圖中缺失的一塊，價值鏈上的每一個步驟都必須進行大規(guī)模改革。它的生產(chǎn)必須轉(zhuǎn)向更清潔的能源，它的消費必須擴大到新的領(lǐng)域——氫及其衍生品可以成為國際交易的能源商品。 然而，清潔氫氣發(fā)展的途徑仍然存在爭議。兩個主要的斷層線出現(xiàn)了：如何生產(chǎn)它，以及在哪些行業(yè)部署它。 在生產(chǎn)方面，清潔氫的兩條主要途徑是“綠色”氫來自可再生電力，“藍色”氫來自天然氣，并配備了碳捕獲技術(shù)。 綠色氫曾經(jīng)比藍色氫貴兩到三倍，但那是在天然氣價格危機之前。此外，綠色氫氣在降低成本方面潛力最大。現(xiàn)在，越來越多的預(yù)測顯示，在本十年結(jié)束之前，綠色氫將比藍色氫和“灰色”氫(來自化石燃料)更便宜。 這兩種途徑都引發(fā)了各自的爭論。綠色氫氣的生產(chǎn)可以從其他終端用途轉(zhuǎn)移可再生電力，這引發(fā)了關(guān)于是否應(yīng)該適用“附加性”標準的爭論——也就是說，是否只有當氫氣是由可再生能源生產(chǎn)時才可以被稱為綠色的。 它還可能加劇一些地區(qū)的水資源壓力。畢竟，陽光最充足的地方往往也是最干燥的地方。就藍氫而言，它引發(fā)了人們對潛在甲烷泄漏、二氧化碳捕獲不足和化石天然氣基礎(chǔ)設(shè)施鎖定的擔憂。其他生產(chǎn)途徑，如核能或生物質(zhì)來源，也同樣存在爭議。 在消費方面，類似的爭論也很激烈。氫有時被稱為能源轉(zhuǎn)型中的瑞士軍刀，因為你可以用它做幾乎所有的事情，盡管它可能并不總是最好的工具。 使用氫氣通常不是一種比直接通電更節(jié)能的方式。例如，要用氫燃料汽車行駛同樣的距離，你需要比電動汽車多兩到三倍的風力發(fā)電場(Transport&Environment 2020)。某些難以減排的行業(yè)，如鋼鐵、海運和航空，將需要氫或氫的衍生物——這是毋庸置疑的。 然而，不加選擇地使用氫可能會減緩能源轉(zhuǎn)型。 近年來，受新冠疫情后恢復(fù)支出和俄烏戰(zhàn)爭的推動，對清潔氫的政策支持有所增加。根據(jù)國際能源署的數(shù)據(jù)，專注于清潔氫能源的公司籌集到的資金比以往任何時候都要多，目前每年在清潔氫能源方面的投資達到5億美元。在未來的一二十年里，這將成為一個價值數(shù)十億美元的國際產(chǎn)業(yè)。 這種地緣經(jīng)濟考量已經(jīng)影響到了氫氣政策。例如，在歐洲，有人擔心中國可能會像主導(dǎo)太陽能光伏(PV)制造、電池生產(chǎn)和稀土開采一樣，主導(dǎo)氫工業(yè)。 因此，許多國家的氫戰(zhàn)略既是工業(yè)政策的工具，也是脫碳的工具。在能源轉(zhuǎn)型的這些關(guān)鍵領(lǐng)域，各國的戰(zhàn)略利益在于成為技術(shù)創(chuàng)造者，而不是技術(shù)接受者。 氫價值鏈中最大的獎勵可能是生產(chǎn)綠色氫所需的電解槽。像太陽能光伏一樣，電解槽是一種非常模塊化的技術(shù)，需要陡峭的學(xué)習曲線。電解槽今天可能就像10-15年前的太陽能光伏技術(shù)一樣，處于從小眾向主流轉(zhuǎn)變的風口浪尖上。 據(jù)彭博新能源財經(jīng)報道，盡管這個新興行業(yè)仍處于很大的變化之中，但中國制造的電解槽比西方制造的便宜75%。 許多國家和地區(qū)都有支持清潔氫的措施，但美國最近通過了《降低通貨膨脹法》，加大了賭注。其慷慨的稅收抵免(每公斤3美元)將使美國的可再生氫成為世界上最便宜的氫氣。 美國的這項法律可能影響了歐洲議會9月份的決定，即放松對綠色氫氣的附加規(guī)定，當時業(yè)內(nèi)人士警告稱，該行業(yè)將大規(guī)模向美國轉(zhuǎn)移。 氫及其衍生品可能導(dǎo)致能源貿(mào)易關(guān)系的重構(gòu)。一些地區(qū)，尤其是歐洲和東北亞，正準備成為氫氣的主要進口國；其他國家則夢想成為主要出口國，甚至像澳大利亞那樣成為可再生能源超級大國。 澳大利亞、中東和北非等化石燃料出口國有幾個優(yōu)勢：它們可以利用現(xiàn)有的能源貿(mào)易關(guān)系、熟練的勞動力和已建立的基礎(chǔ)設(shè)施，成為清潔氫的出口國。對這些國家來說，這是一種頗具吸引力的方式，既能使經(jīng)濟多元化，又能保持能源出口國的地位。 然而，認為氫氣將取代化石燃料給予這些國家同樣的地緣政治影響力是愚蠢的。與石油和天然氣不同，氫是一種人造產(chǎn)品。只要有電和水，它就可以生產(chǎn)。即使是用天然氣生產(chǎn)，也屬于轉(zhuǎn)換業(yè)務(wù)，而不是開采業(yè)務(wù)。因此，氫并不是石油的零碳版本。 對于那些目前依賴化石燃料進口但擁有豐富可再生能源潛力的國家，例如智利、摩洛哥和納米比亞，氫可能更多地會成為地緣政治游戲規(guī)則的改變者。一個德國企業(yè)聯(lián)盟正在納米比亞開發(fā)一個價值94億美元的綠色氫氣項目，這幾乎相當于該國的GDP。 COP27聯(lián)合國氣候變化峰會的主辦國埃及，僅今年就吸引了超過400億美元的投資承諾，用于綠色氫和綠色氨項目。在生產(chǎn)廉價綠色氫方面，沒有哪個大陸比非洲更有技術(shù)潛力。 要實現(xiàn)清潔氫的規(guī)模化需要克服許多障礙，而這些障礙需要國際治理。我們只強調(diào)其中三個。 首先，必須進一步降低成本，提高產(chǎn)量。政府可以通過公共采購和碳“差價合約”等政策工具，在相關(guān)行業(yè)創(chuàng)造持久需求，從而幫助降低清潔氫供應(yīng)投資的風險。 其次，需要建立統(tǒng)一的標準、認證和監(jiān)控流程，以確保整個清潔氫價值鏈的安全性、互操作性和可持續(xù)性。這些措施不應(yīng)只關(guān)注防止氫氣泄漏或減少排放，還應(yīng)關(guān)注其他領(lǐng)域，如對水安全的影響。 第三，發(fā)展中經(jīng)濟體應(yīng)該獲得財政和技術(shù)援助，以便從綠色氫氣熱潮中受益。一個陷阱是，擁有豐富風能和太陽能的發(fā)展中經(jīng)濟體被單純視為這種綠色能源分子的供應(yīng)者，服務(wù)于全球北方的工業(yè)需求中心，而無視自身具有綠色工業(yè)化的潛在地點。 氫一直被視為未來的燃料。在這十年里，它可能最終會變成當前的主流燃料。仍有許多重大挑戰(zhàn)需要克服，但如果處理得當，清潔氫革命將獲得三重獎勵：更加穩(wěn)定的氣候、能源安全和全球公平。
