能源是人類(lèi)活動(dòng)的物質(zhì)基礎,而隨著(zhù)應對氣候變化、實(shí)現碳中和的目標逐步成為全球共識,人類(lèi)對于能源的需求和利用方式也有了新的變化。
2015年12月,《巴黎氣候協(xié)定》正式簽署,核心目標是將全球氣溫上升控制在遠低于工業(yè)革命前水平的2攝氏度以?xún)?,并努力控制?.5攝氏度以?xún)取?/p>
根據相關(guān)統計,全球溫室氣體排放量的73%源于能源消耗。為了實(shí)現《巴黎氣候協(xié)定》的目標,全球能源體系必須進(jìn)行深刻轉型,即從主要以化石燃料為基礎的能源體系,轉變?yōu)楦咝?、可再生的低碳能源體系。
氫能由于其在釋放過(guò)程中的零碳排放以及靈活便利的儲運方式,在改變人類(lèi)能源體系方面被寄予了厚望。
氫能為什么受到青睞?
氫是宇宙中最為豐富的元素,氫能則是由氫元素在物理與化學(xué)變化過(guò)程中釋放的能量。
作為能源,氫能有著(zhù)極具競爭力的優(yōu)勢:
?、? 生態(tài)友好
與傳統的化石燃料不同,氫氣和氧氣可以通過(guò)燃燒產(chǎn)生熱能,也可以通過(guò)燃料電池轉化成電能。而在氫轉化為電和熱的過(guò)程中,只產(chǎn)生水,并不產(chǎn)生溫室氣體或細粉塵。
?、? 利用高效
氫氣不僅來(lái)源廣泛,還具有導熱良好、清潔無(wú)毒和單位質(zhì)量熱量高等優(yōu)點(diǎn)。相同質(zhì)量下的氫所含熱量約是汽油的3倍,是石油化工重要原料和航天火箭動(dòng)力燃料。
?、? 儲運方式靈活便利
與化石燃料不同,氫能是二次能源,可以通過(guò)分解天然氣、石油、煤和水來(lái)制造。而除了氣態(tài),氫氣還能以液態(tài)或固態(tài)氫化物出現。在-263℃液化時(shí),氫的體積會(huì )減少到原來(lái)的1/800,在高壓罐中壓縮后,便于儲存和運輸。
綜合眾多優(yōu)勢,氫能獲得了廣泛青睞。根據國際氫能委員會(huì )與麥肯錫聯(lián)合發(fā)布的報告,目前已有30多個(gè)國家和地區發(fā)布了氫能發(fā)展路線(xiàn)圖,到2030年,全球在氫能項目上的投資將達到3000億美元。
氫的分類(lèi)
雖然氫能是清潔的二次能源,在釋放能量的過(guò)程中沒(méi)有碳排放,但目前生產(chǎn)氫能的過(guò)程卻并不是百分之百“零碳”。
氫元素在地球上主要以化合物的形式存在于水和化石燃料中,而氫能作為一種二次能源,需要通過(guò)制氫技術(shù)進(jìn)行“提取”。目前,現有制氫技術(shù)大多依賴(lài)化石能源,無(wú)法避免碳排放。而根據氫能生產(chǎn)來(lái)源和生產(chǎn)過(guò)程中的排放情況,人們將氫能分別命名為藍氫和綠氫。
?、? 藍氫
藍氫是將天然氣通過(guò)蒸汽甲烷重整或自熱蒸汽重整制成。雖然天然氣也屬于化石燃料,在生產(chǎn)藍氫時(shí)也會(huì )產(chǎn)生溫室氣體,但由于使用了碳捕捉、利用與儲存(CCUS)等先進(jìn)技術(shù),溫室氣體被捕獲,減輕了對地球環(huán)境的影響,實(shí)現了低排放生產(chǎn)。
?、? 綠氫
綠氫是通過(guò)使用再生能源(例如太陽(yáng)能、風(fēng)能等)制造的氫氣,例如通過(guò)可再生能源發(fā)電進(jìn)行電解水制氫,在生產(chǎn)綠氫的過(guò)程中,完全沒(méi)有碳排放。
綠氫是氫能利用的理想形態(tài),但受到目前技術(shù)及制造成本的限制,綠氫實(shí)現大規模應用還需要時(shí)間。
當前,關(guān)于氫能利用的各環(huán)節研究正在如火如荼地展開(kāi),各國也在加緊攻關(guān)制氫的技術(shù)難題。隨著(zhù)氫能生產(chǎn)和儲運技術(shù)規模的不斷改進(jìn),氫能成本還會(huì )有很大的下降空間。
有研究表明,預計到2030年,氫能產(chǎn)業(yè)鏈整體成本將下降一半。氫能,已經(jīng)成為未來(lái)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域。
本報告數據是根據《Statistical Review of World Energy 2024(世界能源統計綜述2024)》。SRWE是《Statistical Review of World Energy(世界能源統計綜述)》的縮寫(xiě)。
世界各地區蘭氫和綠氫的產(chǎn)量(單位:百萬(wàn)噸)
縱觀(guān)全球2023年氫氣生產(chǎn)仍然以從化石燃料制氫“蘭氫”為主,占96.9%,而從再生能源制氫“綠氫”為輔,僅占3.1%,再生能源制氫是發(fā)展方向,但中南美洲、獨聯(lián)體、非洲等地區的蘭氫沒(méi)有行動(dòng);獨聯(lián)體、中東和非洲的“綠氫”也沒(méi)有行動(dòng)。
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