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型的下一個前沿：氫。現在，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略(IEA 2022)。巴黎氣候目標是一個關鍵推動因素，但俄烏戰爭和天然氣價格飆升也推動了向更綠色燃料的轉變。經濟發展和產業政策也很重要。
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)可能出現新的貿易領域。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化的地點。
隨著各國渴望在氫價值鏈的關鍵環節取得技術領先地位，工業競爭可能會加劇。總的來說，擴大清潔氫的使用規模可以促進激烈的地緣經濟競爭，刺激新的聯盟和合作，并在未來的氫生產和使用中心產生新的能源節點。
它是宇宙中最小的分子，但作為全球能源轉型的清潔燃料，氫具有巨大的潛力。它是一種可以在發動機中燃燒的氣體，也可以在燃料電池中使用，為車輛提供動力、發電或提供熱量。 它可以作為原料和其他化學產品的組成部分，如氨(一種關鍵的肥料元素)和甲醇(用于塑料生產)。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鍵解決方案之一。 最關鍵的是，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、長途運輸或季節性儲存——它有優勢。 大多數脫碳方案都預計氫將在本世紀中葉實現凈零排放方面發揮關鍵作用。例如，國際能源署(IEA)和國際可再生能源機構(IRENA)預計，到2050年，氫氣將滿足12 - 13%的最終能源需求，而目前幾乎為零。 氫已經是一個主要的工業，但目前的氫市場有三個特征即將發生根本的轉變：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，而且主要是在現場生產和消費。 如果氫氣要發揮其潛力，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模改革。它的生產必須轉向更清潔的能源，它的消費必須擴大到新的領域——氫及其衍生品可以成為國際交易的能源商品。 然而，清潔氫氣發展的途徑仍然存在爭議。兩個主要的斷層線出現了：如何生產它，以及在哪些行業部署它。 在生產方面，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。 綠色氫曾經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。現在，越來越多的預測顯示，在本十年結束之前，綠色氫將比藍色氫和“灰色”氫(來自化石燃料)更便宜。 這兩種途徑都引發了各自的爭論。綠色氫氣的生產可以從其他終端用途轉移可再生電力，這引發了關于是否應該適用“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時才可以被稱為綠色的。 它還可能加劇一些地區的水資源壓力。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設施鎖定的擔憂。其他生產途徑，如核能或生物質來源，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電場(Transport&Environment 2020)。某些難以減排的行業，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。 近年來，受新冠疫情后恢復支出和俄烏戰爭的推動，對清潔氫的政策支持有所增加。根據國際能源署的數據，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十億美元的國際產業。 這種地緣經濟考量已經影響到了氫氣政策。例如，在歐洲，有人擔心中國可能會像主導太陽能光伏(PV)制造、電池生產和稀土開采一樣，主導氫工業。 因此，許多國家的氫戰略既是工業政策的工具，也是脫碳的工具。在能源轉型的這些關鍵領域，各國的戰略利益在于成為技術創造者，而不是技術接受者。 氫價值鏈中最大的獎勵可能是生產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，需要陡峭的學習曲線。電解槽今天可能就像10-15年前的太陽能光伏技術一樣，處于從小眾向主流轉變的風口浪尖上。 據彭博新能源財經報道，盡管這個新興行業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定，當時業內人士警告稱，該行業將大規模向美國轉移。 氫及其衍生品可能導致能源貿易關系的重構。一些地區，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勢：它們可以利用現有的能源貿易關系、熟練的勞動力和已建立的基礎設施，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，氫是一種人造產品。只要有電和水，它就可以生產。即使是用天然氣生產，也屬于轉換業務，而不是開采業務。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則的改變者。一個德國企業聯盟正在納米比亞開發一個價值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。在生產廉價綠色氫方面，沒有哪個大陸比非洲更有技術潛力。 要實現清潔氫的規模化需要克服許多障礙，而這些障礙需要國際治理。我們只強調其中三個。 首先，必須進一步降低成本，提高產量。政府可以通過公共采購和碳“差價合約”等政策工具，在相關行業創造持久需求，從而幫助降低清潔氫供應投資的風險。 其次，需要建立統一的標準、認證和監控流程，以確保整個清潔氫價值鏈的安全性、互操作性和可持續性。這些措施不應只關注防止氫氣泄漏或減少排放，還應關注其他領域，如對水安全的影響。 第三，發展中經濟體應該獲得財政和技術援助，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展中經濟體被單純視為這種綠色能源分子的供應者，服務于全球北方的工業需求中心，而無視自身具有綠色工業化的潛在地點。 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：更加穩定的氣候、能源安全和全球公平。
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