氫氣首要用于煉油廠和制作化肥等化學品。世界上大多數(shù)氫氣是由天然氣或煤炭制成的——這會排放大量二氧化碳。因而，發(fā)達國家正在尋求“綠氫”——即使用太陽能和風能等可再生電力出產(chǎn)氫氣。

2021年，全球氫氣需求量達到了9400萬噸，約占全球最終能源消耗的2.5%。現(xiàn)在全球氫氣出產(chǎn)中只有約0.1%是綠氫，但未來方案進行大規(guī)模擴張。

現(xiàn)在，綠氫的出產(chǎn)本錢遠高于清潔程度較低的氫氣。用其來出產(chǎn)全球肥料出產(chǎn)所需的1.8億噸氨，將對食物價格發(fā)生嚴重的連鎖反應。所以很難看出這種能源改變將怎么發(fā)生。

綠氫怎么出產(chǎn)

綠氫是由水制成的。使用可再生(綠色)電力，經(jīng)過電解槽設備將氫氣與水中的氧氣分離，該進程被稱為電解。綠氫出產(chǎn)不排放二氧化碳，但可再生電力基礎設施建造現(xiàn)在使用化石燃料，化石燃料會排放二氧化碳。

氫氣傳統(tǒng)上由不可再生能源制成，如煤(“黑氫”)和天然氣(“灰氫”)。當這些辦法與碳捕獲和貯存相結(jié)合時，發(fā)生的氫被稱為“藍氫”。

挑戰(zhàn)

雖然可再生能源發(fā)電的本錢一直在下降，但電解的本錢仍然沒有商業(yè)競爭力。根據(jù)國際可再生能源組織(IRENA)數(shù)據(jù)，當前綠氫的能源當量本錢出廠價格估計在每桶250美元到400美元之間。未來估計本錢會下降，但尚不確認。現(xiàn)在的油價約為每桶100美元——遠低于使用綠氫代替?zhèn)鹘y(tǒng)石油產(chǎn)品的本錢。

運送氫氣的本錢也有必要考慮在內(nèi)。不幸的是，氫的物理特性反對低本錢的氫運送。它比油基液體燃料、液化石油氣或液化天然氣更具挑戰(zhàn)性。氫的海洋運送有必要在非常低的溫度(-253ºC)下進行。而汽油或柴油不需求昂貴的冷藏，可在常溫下運送。氫氣僅帶著一升汽油25%的能量，這使得運送和貯存相同數(shù)量的能量變得愈加昂貴。

運送氫的代替辦法已經(jīng)在研討中。由于氨(NH3)比氫氣更容易運送且本錢更低，因而國際可再生能源組織建議將氫氣“貯存”在氨中運送。但這需求額定的設備將氫轉(zhuǎn)化為氨并在目的地將其分離出來。國際可再生能源組織表示，這些進程增加了約2.50美元至4.20美元/公斤(相當于每桶石油123美元至207美元)的本錢。

難以控制

氫氣比傳統(tǒng)的化石燃料更難控制。與傳統(tǒng)的碳氫化合物不同，它是一種無色、無臭、無味的氣體。這使得泄漏檢測愈加困難，并增加了火災或爆炸的危險。氫火是肉眼看不見的。歷史上，氫氣一直在工廠范圍內(nèi)控制并由訓練有素的人員管理。將氫廣泛引進社會將需求新的措施和技能，包含穩(wěn)妥、材料處理、消防和災禍管理。

先行項目

第一個大型氫能項目或許建在哪里?

沙特阿拉伯第一個千兆瓦級綠色氫能項目建造已經(jīng)開端。許多先行項目將建在南半球，首要是在發(fā)展中國家。由于其人口密度較低，而且擁有較好的可再生能源(太陽能和風能)來發(fā)生必要的電力。雖然這對發(fā)展中國家來說聽起來是積極的，但開發(fā)大型氫項目存在很大危險。

大型項目存在這樣的“鐵律”：超預算、超期、低于(預期)利益、循環(huán)往復。項目業(yè)主承擔著項目執(zhí)行危險。此外，還存在匯率危險、地區(qū)偏僻、缺乏先進技能和技能等危險。東道國有必要在這些危險與改善出資、工作和收支平衡的優(yōu)點間獲得平衡。正確的做法是從客戶國家獲得擔保，防止全球南部在向清潔能源過渡時補助全球北部的不公平。

經(jīng)過多年的政府贊助，南非現(xiàn)在有了氫氣路線圖。能源公司Sasol和轎車制作商豐田正在評論“氫谷”——這是會集氫氣制作和使用行業(yè)的地輿走廊。南非政府和Sasol公司評論在西海岸的Boegoebaai樹立一個新港口，用于制作和出口綠氫。在Nelson Mandela灣，Hive Hydrogen公司方案建造一個價值46億美元的綠色合成氨廠。納米比亞擬定了一項耗資100億美元的綠氫項目的雄偉方案。

未來，下降綠氫本錢的關鍵首要在與擴展制作規(guī)模和電解規(guī)模相關的技能改善和本錢下降，以及運送和處理方面的本錢下降。