10萬億氫能市場爆發(fā)在即:一旦押錯方向,將失去未來
02?藍(lán)氫的排放比天然氣還高
用氫作為燃料發(fā)展乘用車是第一個戰(zhàn)略選擇錯誤,那么大力發(fā)展藍(lán)氫則是氫能領(lǐng)域的第二個戰(zhàn)略錯誤。
很多人認(rèn)為,如果電動車使用的是煤電,那豈不是達(dá)不到減碳目的?只有用氫作為燃料,才是終極清潔能源。
這其實是一個誤會。無論是電還是氫,只是能源載體,還是要看來源,是否清潔取決于前面的一次能源是什么。一次能源是可再生能源,它就是“綠電”或“綠氫”;如果是煤發(fā)的電,煤制的氫、它就不是“綠電”,也不是“綠氫”。
但相對來說,采用電作為動力,一是轉(zhuǎn)換效率高,二是可以促進(jìn)綠電的發(fā)展,為未來交通運輸?shù)拿撎即蛳禄A(chǔ),鋪好路線。
說到綠氫,不得不提及另外兩種氫能類別,即“灰氫”和“藍(lán)氫”。
目前氫氣的制取來源和技術(shù)路線主要有三條:一是以煤炭、天然氣為代表的化石能源制氫;二是以焦?fàn)t煤氣、氯堿尾氣、煉廠干氣和丙烷脫氫為代表的工業(yè)副產(chǎn)氣制氫;三是電解水制氫。
化石燃料氫氣制取過程中伴隨著大量二氧化碳產(chǎn)生,因此,根據(jù)對碳是否捕集、利用和封存(CCS/CCUS),又可分為“灰氫”和“藍(lán)氫”。工業(yè)副產(chǎn)氫是對排放物的循環(huán)利用,也被稱為“藍(lán)氫”。而可再生能源電解水制取的氫被稱為“綠氫”。
不管是化石燃料氫氣制取過程使用了CCS產(chǎn)生的“藍(lán)氫”,還是工業(yè)副產(chǎn)氫產(chǎn)生的“藍(lán)氫”,在宣傳中都被打上了“低排放”的標(biāo)簽,但研究發(fā)現(xiàn),藍(lán)氫的主要溫室氣體包括二氧化碳和未燃燒的甲烷。即使假設(shè)捕獲的二氧化碳可以永久儲存,因存在大量逃逸性甲烷釋放,藍(lán)氫制取的溫室氣體排放量仍然很高。
2021年8月,康奈爾大學(xué)和斯坦福大學(xué)的研究人員在《能源科學(xué)與工程》發(fā)表的一項新研究顯示,藍(lán)氫全生命周期溫室氣體排放強度比燃燒天然氣取暖還要高20%。即使將天然氣甲烷逃逸率降低到1.54%,藍(lán)氫的溫室氣體排放仍高于單純?nèi)紵烊粴猓瑑H比灰氫少18%-25%。
工業(yè)副產(chǎn)氫比較特殊一點,相較于化石燃料制氫,它既能提高資源利用效率和經(jīng)濟(jì)效益,又能在一定程度上降低大氣污染,所以被很多人看好。特別是在中國,工業(yè)副產(chǎn)氫豐富,占到氫總產(chǎn)量的18%。
從短期來看,支持工業(yè)副產(chǎn)氫地區(qū)氫能就近高效利用,是一個不錯的選擇。但如果作為一項長期政策和投資方向,就會跌入陷阱。
工業(yè)副產(chǎn)氫的前提是建立在鋼鐵、化工等工業(yè)領(lǐng)域長期使用化石燃料的基礎(chǔ)之上的。但在這些領(lǐng)域,產(chǎn)能是不斷下降的,化石燃料的使用必定要下降,其副產(chǎn)氣也會大幅減少,未來用工業(yè)副產(chǎn)氣制氫必將遭遇產(chǎn)能瓶頸。
河北省就遇到了這個問題,隨著碳達(dá)峰、碳中和工作推進(jìn),河北焦炭企業(yè)數(shù)量將在“十四五”期間減少到40家左右,未來實際可提純利用的工業(yè)副產(chǎn)氫資源總量也將從94萬噸/年降低為約45萬噸/年。
所以,依托于煤化工業(yè)的工業(yè)副產(chǎn)氫在短期內(nèi)可能是個機(jī)會,但是過分依賴工業(yè)副產(chǎn)氫是危險的,如果企業(yè)將用工業(yè)副產(chǎn)氣制氫視為減碳的手段,反而延長了本該加速淘汰的高碳排放基礎(chǔ)設(shè)施的壽命。一旦投資錯誤的基礎(chǔ)設(shè)施會導(dǎo)致“碳鎖定”效應(yīng)。
03?綠氫才是未來發(fā)展方向
對于很多化工企業(yè)和石油巨頭來說,使用CCS技術(shù)發(fā)展藍(lán)氫,符合他們的利益,是權(quán)宜之計。但從全球碳中和目標(biāo)來看,這些短期措施無法做到凈零排放,二氧化碳的儲存也有風(fēng)險,存在很大問題。而且“藍(lán)氫”策略鎖定了高碳基礎(chǔ)設(shè)施和就業(yè)機(jī)會,很有可能阻礙綠氫的發(fā)展,F(xiàn)在受到很多組織和業(yè)界的質(zhì)疑。
當(dāng)企業(yè)傾注大量的資金去建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施,他們通常期待其能夠運營數(shù)十年甚至更久的時間,才愿意對他們進(jìn)行替換或淘汰。如果現(xiàn)在押注“藍(lán)氫”,在國際大趨勢下,很可能造成投資成本沉沒風(fēng)險。
通過可再生能源發(fā)展綠氫,才是未來方向。隨著可再生能源的技術(shù)發(fā)展,綠電成本在快速下降,綠電制綠氫的成本也在下降,在非洲中東一些地區(qū),綠氫的成本甚至低于灰氫。
而且,在歐洲,碳邊境調(diào)節(jié)機(jī)制(CBAM,碳關(guān)稅)還將把氫和氨納入關(guān)稅征收產(chǎn)品,如果不是綠氫,產(chǎn)品還面臨關(guān)稅征收可能。
作為企業(yè),一定要認(rèn)清這些趨勢,做長遠(yuǎn)打算。
(參考文獻(xiàn)詳見公眾號環(huán)球零碳)
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