綠色氫是一種新興的解決方案,它是通過(guò)電解使用可再生能源生產(chǎn)的氫燃料,作為促進(jìn)難以減排部門(mén)脫碳的關(guān)鍵因素,它越來(lái)越受歡迎。
世界經(jīng)濟論壇的報告強調,這是亞洲工業(yè)化國家的一個(gè)重要考慮因素,這些國家面臨著(zhù)既要滿(mǎn)足日益增長(cháng)的能源需求,又要向更清潔、更可持續的能源轉型的兩難境地。
發(fā)表在《自然》雜志上的這項研究調查了72個(gè)國家1000多個(gè)計劃中的氫氣工廠(chǎng)。研究人員還歸納了2030年的各國電網(wǎng)混合,為將升溫限制在2°C的政策情景建模。
在最樂(lè )觀(guān)的生產(chǎn)配置下,所有項目的溫室氣體排放中位數為2.9kg CO2e/kgH2,略低于歐盟標準,但仍高于英國標準。
這一數字不包括運輸相關(guān)的排放,這個(gè)環(huán)節將進(jìn)一步增加1.5-1.8kg CO2e/kgH2的排放量,具體取決于氫燃料是作為液態(tài)氫運輸還是通過(guò)氣體管道輸送到目的地。
太陽(yáng)能發(fā)電的排放量只有部分低于美國的限制,這是由于光伏板在整個(gè)生命周期內的排放量較高。
相比之下,風(fēng)力發(fā)電每KWh(g CO2e/kWh)產(chǎn)生的二氧化碳當量約為34克,而太陽(yáng)能電池板每KWh產(chǎn)生的二氧化碳當量約為50克。
然而,到2050年,大部分氫氣生產(chǎn)預計將來(lái)自太陽(yáng)能光伏,其份額將從2030年的40%上升到60%以上。
最優(yōu)功率配置
生產(chǎn)模式是另一個(gè)問(wèn)題。進(jìn)行這項研究的研究人員發(fā)現,無(wú)論使用何種能源,“并網(wǎng):電力出口”的生產(chǎn)結構排放的溫室氣體最少。
在上述配置中,可再生能源產(chǎn)生的多余電力被輸出到電網(wǎng)供其他消費者使用,因此不包括在氫氣生產(chǎn)的排放計算中。
當考慮不同的電力配置時(shí),“并網(wǎng):電力出口”配置下的可再生能源使用導致的溫室氣體排放最低。與僅使用電網(wǎng)電力相比,使用核能、過(guò)剩的可再生能源和水力發(fā)電所產(chǎn)生的排放也顯著(zhù)降低。
相比之下,“離網(wǎng)棄電”模式產(chǎn)生的額外電力沒(méi)有輸出,排放完全歸因于制氫。
溫室氣體排放量最高、表現最差的配置是“并網(wǎng):電力進(jìn)口”模式,該模式主要依賴(lài)化石燃料來(lái)源的電網(wǎng)電力來(lái)補充間歇性的可再生電力生產(chǎn)。
到2023年,中國將成為世界上最大的氫氣生產(chǎn)國,預計未來(lái)20年仍將如此。目前,中國的氫氣生產(chǎn)依賴(lài)于化石燃料。中國已承諾到2050年將70%的氫氣來(lái)自可再生能源。
然而,這意味著(zhù)所需電力的三分之一仍將來(lái)自高排放源。
該文件強調:“在電網(wǎng)完全脫碳之前,使用電網(wǎng)中的電力,即使只是為了補充間歇性的可再生電力,也可能導致排放量超過(guò)灰氫生產(chǎn)所產(chǎn)生的排放量,從而破壞(綠色氫)項目緩解氣候變化的潛力。”
綠色氫被認為是比灰色氫更可持續的替代品,后者的生產(chǎn)依賴(lài)于污染嚴重的煤炭或天然氣。
清潔氫有望成為全球向凈零排放過(guò)渡的關(guān)鍵部分。然而,目前它在經(jīng)濟上還無(wú)法與化石燃料競爭。擴大生產(chǎn)和填補約100GW的可再生電力供應缺口,將有助于滿(mǎn)足到2030年的預計需求。
隨著(zhù)對綠色氫和相關(guān)基礎設施的投資不斷增加,該研究的作者呼吁對可持續性標準進(jìn)行更明確的規定。
報告補充說(shuō),目前的法規假設可再生能源的使用和設備生產(chǎn)是零排放的,這有可能掩蓋綠色氫生產(chǎn)對環(huán)境的真正影響。
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