寻找可扩展、负担得起的零排放能源形式现已成为全球的当务之急。国际能源机构(IEA)预测,到 2040 年,我们对电力的需求将增加 25-40%--如果我们不能找到新的零排放替代能源,这只会加剧气候变化及其影响。

三种可持续能源提供了潜在的解决方案。可再生能源;生物燃料(从植物、农业、家庭或工业废品中提取的生物乙醇和生物柴油);以及绿色氢气(GH2)。

氢的能量密度不如汽油、柴油或我们用作燃料的其他碳氢化合物,但在冰层、海洋、河流、湖泊和大气中蕴藏着大量的氢,因此氢很有前途。它是一种通用、轻质、高活性的燃料,但很难以可用的形式提取出来。重要的是,如果氢气要成为零净时代的新能源,提取过程就不能导致二氧化碳的进一步排放。

可行的解决方案?

用于能源的最大比例氢是 "灰氢",占 99.9%,由天然气蒸汽转化产生。这一过程产生的碳排放量相对较高,而经过认证的绿色氢气必须比灰氢的排放量减少 60-70%。

绿色制氢采用电解法将水分离成氢。当这一过程由可再生能源驱动时,我们就接近了理想的结果:真正的可持续燃料,可持续生产。然而,生产成本很高(2015 年为 6 美元/千克)。一旦成本降低到 2 美元/千克的临界点(预计 2025 年),绿色氢气将成为具有竞争力的燃料来源。高盛(Goldman Sachs)预测,到 2051 年,随着越来越多的投资投入该领域以满足对可持续能源的需求,绿色氢气的市场价值将达到每年 1 万亿美元1。

绿色氢气的用途很多。对于难以电气化的行业,如水泥和钢铁生产行业,绿色氢气是解决其大量碳基能源需求的理想方案。氢燃料电池可用于为卡车和汽车的发动机提供动力,空中客车公司已在开发氢动力飞机,但预计在 2050 年前不会普及。

GH2 还可用于家庭和商业供暖和烹饪,英国政府建议到 2050 年将其作为英国大多数家庭的替代能源。绿色氢气可以通过现有的天然气网络进行运输,不过需要对一些管道进行升级。GH2 还可以弥补可再生能源电力供应的不足;当风不吹或太阳不照耀时,GH2 可以满足部分基荷容量。

要大规模开发真正的绿色制氢系统,并通过输电网络将燃料输送到需要的地方,还有许多挑战。但考虑到气候变化的紧迫性,可以理解的是,如此多的研究人员和公用事业公司已经在探索如何使这种前景广阔的能源实现规模化。