绿色氢：这对实现无碳经济至关重要吗？

沙特阿拉伯正在红海沙漠中建造一个名为Neom的未来城市。这个耗资5000亿美元的城市-包括出租车和机器人家庭助教，正在从头开始建造，并将有100万人居住。什么样的能源产品既可以用来为这座城市供电，又可以卖给全世界？不是油。沙特人正在大力发展一种叫做“绿色氢”的物质。绿色氢是一种无碳燃料，它是通过使用可再生发电来将氢分子从氧分子中分离出来的，由水制成的。

今年夏天，一家大型美国天然气公司Air Products＆Chemicals宣布，作为Neom的一部分，过去四年来它一直在沙特阿拉伯建造一座绿色的氢气工厂。该工厂由遍布沙漠的风力发电和太阳能发电项目提供的4吉瓦电力驱动。它声称是世界上最大的绿色氢项目-越来越多的沙特工厂正在筹划中。

绿氢？并非只有沙特人相信这是能源未来的下一件大事。尽管在美国，这种燃料几乎没有受到关注，但在世界范围内，绿色的氢热浪仍在进行，许多公司，投资者，政府和环保主义者认为，它是一种能源，可以帮助结束化石燃料的统治并减缓世界变暖的轨迹。

“这是非常有希望的，”自然资源保护委员会的能源分析师雷切尔•法赫里（Rachel Fakhry）说。像法赫里（Fakhry）这样的专家表示，尽管风能和太阳能可以为房屋和电动汽车提供电力，但绿色氢可能是能源密集型行业（如混凝土和钢铁制造业）以及交通运输部门中的理想动力源。更加难以电气化。法赫里在一次采访中说：“航空业，航运，制造业，长途货运很难清理掉最后15％的经济。” “绿色氢可以做到这一点。”

欧洲的能源价格高昂，并且严重依赖俄罗斯的天然气，欧洲正在通过为电解工厂和其他氢基础设施的建设提供资金来拥抱绿色氢。德国已将其清洁能源刺激资金的最大份额分配给绿色氢。欧盟委员会在七月份的战略文件中写道：“这是完全脱碳的经济之谜的缺失部分。”

怀疑论者认为，氢作为燃料来源的潜力已经被吹捧了几十年，但是该技术从未在相当大的规模上起步。他们认为，绿色氢技术的广泛采用面临着严重的障碍，最显着的是氢燃料需要可再生能源才能实现绿色，这将需要大规模扩展可再生能源来为将水分解为氢和氧的电解工厂提供动力。没有管道，绿色氢也很难储存和运输。目前，在某些地方（例如美国），氢比其他燃料（例如天然气）贵很多。

彭博新能源财经（Bloomberg New Energy Finance）分析师，绿色氢怀疑论者迈克尔•利布雷希（Michael Liebreich）表示，尽管它具有优势，但它也显示出同样令人印象深刻的劣势。

Liebreich在最近为BloombergNEF发表的两篇文章中写道：“它在自然界中不会发生，因此需要能量来分离。” “其存储需要压缩至大气压的700倍，制冷至253摄氏度……每单位体积的天然气携带四分之一的能量……它会使金属脆化；它通过最小的泄漏逃逸，是的，它确实具有爆炸性。”

尽管存在这些问题，Liebreich写道，绿色氢仍然“对技术优化主义者的想象力持有一种恶习般的控制力。”

Wood McKenzie的能源分析师本·加拉格尔（Ben Gallagher）研究绿色氢气，他说这种燃料太新了，其未来仍不清楚。他说：“没人知道这里发生了什么。” “这是猜测。目前，很难将其视为新油。但是，它可能构成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。氢的两个原子与氧的原子配对会生成水。但是，氢是一种无味无味的气体，极易燃烧。甲烷产生的氢（通常来自天然气，还有煤炭和生物质）是德国在第二次世界大战中开创的，它没有石油沉积。但是二氧化碳是由甲烷产生的氢气产生的，因此对气候不利。以这种方式制造的氢称为灰色氢。

绿色是氢块的新成员，因为它是用可再生能源制造的，所以不含二氧化碳。此外，使用可再生能源生产燃料可以帮助解决困扰风能和太阳能的间歇性问题，因此本质上是有效的存储。当对可再生能源的需求较低时，在春季和秋季，可以使用多余的电力来驱动分解氢和氧分子所需的电解。然后，氢气可以存储或沿管道输送。

这些优势正在激发人们对全球绿色氢的兴趣。在欧洲，中东和亚洲，越来越多的国家和公司开始使用这种高质量的燃料。美国之所以落后，是因为天然气等其他能源的价格要便宜得多，但是一些新项目正在进行中，包括犹他州的绿色氢发电厂，该电厂将取代两座老化的燃煤电厂并为南加州生产电力。 。

在日本，世界最大的绿色氢能工厂刚刚在福岛附近开业。鉴于该工厂距离2011年核灾难的地点很近，这是一个有意象征性的位置。它将用于为车辆和固定地点的燃料电池供电。澳大利亚的一个能源财团刚刚宣布计划在皮尔巴拉建设一个名为“亚洲可再生能源枢纽”的项目，该项目将使用1,743台大型风力涡轮机和30平方英里的太阳能电池板来运营一个26吉瓦的电解工厂，该工厂将产生绿色氢气，然后发送给新加坡。

随着欧洲加大脱碳力度，它也在燃料上大赌注。欧盟刚刚起草了大规模扩大绿色氢能的战略，尽管该战略尚未被正式采用。但是，在其5500亿美元的清洁能源计划中，欧盟包括用于新型绿色氢电解器以及该燃料的运输和存储技术的资金。欧盟委员会写道：“快速部署清洁氢气是欧盟实现其高气候野心的关键。”

拥有世界上最便宜的风能和太阳能的中东，正努力成为绿色氢能的主要参与者。落基山学院突破性技术计划负责人托马斯·科克·布兰克（Thomas Koch Blank）说：“沙特阿拉伯拥有可笑的低成本可再生能源。” “每天太阳都非常可靠地发光，而风每天晚上都非常可靠地吹。很难被击败。”

彭博社（BloombergNEF）估计，要产生足够的绿色氢来满足世界四分之一的能源需求，将消耗的电能比现在从所有来源产生的电能还要多，并且在生产和储存方面的投资为11万亿美元。这就是为什么目前的重点放在经济的15％上，而风能和太阳能等能源的需求不容易由风能和太阳能来满足，例如重型制造，长途货运以及货船和飞机的燃料。

绿氢的能量密度是喷气燃料的三倍，使其成为一种有希望的飞机零排放技术。但是欧洲飞机制造商空中客车公司（Airbus）最近发表声明说，需要解决的重大问题包括安全地将氢气储存在飞机上，机场缺乏氢气基础设施以及成本。专家说，将需要新技术来解决这些问题。不过，空中客车公司认为绿色氢将在航空运输的脱碳中发挥重要作用。

空中客车零排放飞机副总裁Glen Llewellyn表示：“为使零排放飞行成为现实，必须建立具有成本竞争力的绿色氢气和跨行业的合作伙伴关系。”他说，氢动力飞机可能会在2035年之前飞行。

在美国，能源价格低廉，绿色氢气的成本大约是天然气的三倍，尽管这一价格并未考虑到化石燃料对环境的破坏。但是，绿色氢的价格正在下降。在10年内，绿色氢的成本可望与美国的天然气相当。

美国推动绿色氢发展的主要动力是加利福尼亚向碳中和未来迈进的积极努力。例如，洛杉矶水电局正在帮助资助犹他州绿色氢燃料发电厂的建设。它计划于2025年上线。

一家名为SGH2的公司最近宣布，它将在加利福尼亚南部建造一座大型工厂，生产绿色氢气。但是，它不使用电解，而是使用废物气化，将多种类型的废物加热至高温，从而将其还原为分子化合物。这些分子然后与氢结合，SGH2声称它可以比使用电解更便宜地制造绿色氢。

加州官员还认为，绿色氢可替代柴油车辆的化石燃料。该州于2009年通过了《低碳燃料标准》，以推广电动汽车和氢能汽车。上个月，一群重型汽车和能源行业官员组建了西方国家氢联盟，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，机车和飞机。

西方国家氢能联盟执行董事Roxana Bekemohammadi表示：“氢燃料电池将为这些重型，难以电气化的部门的零排放机动性提供动力。” “这一事实无可争辩。这个新联盟的存在是为了确保政府和企业可以有效地合作，以加速这场革命的到来。”

今年早些时候，美国能源部宣布投资1亿美元，以帮助开发大型，价格合理的电解器，并为长途卡车开发新的燃料电池技术。

在澳大利亚，新南威尔士大学与一家全球工程公司GHD合作，创建了一个名为LAVO的家用系统，该系统使用太阳能在家用系统中生成和存储绿色氢。氢气根据需要转换回电能。

落基山研究所的布兰克说，所有这些发展都是“真正的好消息。由于气候变化问题似乎无法解决，因此绿色氢具有解决许多使人们彻夜难眠的事物的巨大潜力。”