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为什么几乎所有的工业大国都押注于绿色氢?

  氢,或者说绿色氢。虽然对一些人来说,它只是烟雾,但对另一些人来说,它是解决所有排放问题的灵丹妙药。事实可能介于这两个前提之间,但毋庸置疑的是,世界主要工业大国正在促进其发展。

  从中国到欧洲,包括日本,每个国家都有巨大的资本预算来推广它的使用。为什么氢被视为使我们的经济脱碳的最有希望的解决方案之一?

  一般来说,脱碳问题往往是从汽车和运输的角度来看待的。从根本上说,这是正常的。根据欧洲环境署的一份报告,交通运输约占欧盟二氧化碳排放总量的四分之一(2019年数据),其中71.7%来自公路运输。换句话说,它是二氧化碳排放的主要贡献者之一。但它不是唯一的。

  在公路运输中使用氢是一个潜在的解决方案,无论是在带有燃料电池的电动汽车、公共汽车还是卡车上。然而,这并不是所有工业大国都满怀希望地看待氢能源的根本原因。还有别的的原因,每天都在我们眼前,比如化学工业、钢铁或水泥。

  根据日本(氢的最大支持者之一)委托国际能源署(IEA)的一份报告,这种元素提供了一系列大型二氧化碳排放行业脱碳的途径,例如长途运输、化工和炼钢,这一些行业的大幅减排已被证明具有挑战性。

  与此同时,这是任何经济体的三个关键行业,因为它们几乎影响到一个国家整个财富创造的范围。即使是一个没有强大的化学或钢铁工业的国家,也要依靠这些部门才能使它拥有的其他部门正常运作。

  从纺织品到航空,化工行业对几乎所有制成品都至关重要。包括建筑和汽车在内的许多行业都依赖于钢铁工业。同时,这一些行业要避免碳排放也很具有挑战性。

  以钢铁行业为例,其对全球二氧化碳排放量的贡献非常大。根据Carbon Brief发表的研究,钢铁行业的二氧化碳排放量占全球的11%。事实上,报告说明,全球仅553家传统钢铁厂的二氧化碳排放量就占二氧化碳总排放量的9%。在欧洲,钢铁行业的排放量占整个大陆总排放量的7%。

  此外,国际能源署预测,到2050年,全球钢铁产量将增加三分之一。因此,对钢铁进行脱碳与对交通运输进行脱碳同样重要。钢铁行业面临的挑战是在生产的全部过程中找到碳的替代品。

  我们谈论的不单单是一种为高炉提供动力的能源,因为它能够最终靠电力和可再次生产的能源发挥及其重要的作用的能源组合来实现,而是关于钢铁的实际生产。

  为什么氢似乎是这一些行业脱碳的唯一可能途径?最好的例子是碳钢,这是最常见的,大多数都用在建筑。

  钢铁是通过将铁矿石与焦炭(一种煤)混合,并将混合物加热到1600C左右的温度来获得的。这样,铁就从构成它的其他成分中分离出来,得到了比普通铁强得多的钢。

  以颗粒的形式生产铁矿石和生产焦炭会产生大量的二氧化碳。例如,为得到焦炭,烟煤被加热到500到1100摄氏度的高温。

  在这个过程中,得到一种由90%到95%的碳组成的燃料。一旦这些碳被用作钢铁制造的燃料,它们中的绝大部分将以二氧化碳的形式释放到空气中。

  正是在这个制作的完整过程中,氢开始发挥作用。不是将铁与焦炭混合以去除氧,而是加入可再生来源的氢,从而获得所需的钢(水作为副产物)。这是所谓的绿色钢铁。

  瑞典HYBRIT工厂使用的传统钢铁制造工艺与绿色钢铁工艺的对比(来源:HYBRIT)

  到目前为止,几乎所有关于钢铁行业脱碳的建议都集中在绿色氢的使用上,无论是在调理铁矿石还是在实际金属生产中,无论是钢还是铝。

  换句话说,如果钢铁行业要脱碳,就一定要使用绿色氢。到目前为止,它还没有真正重要的替代品,不像交通运输行业,它也可以依赖电动汽车,无论是电池驱动的还是燃料电池驱动的。

  目前,绿色氢的成本过高,因为它的产量还微不足道。从到西班牙,为满足未来全球对绿色氢的需求,已经启动了几个项目。

  但是,如果钢铁、水泥、化学等重工业大规模采用绿色氢,它的价格将一下子就下降。仅在钢铁行业,预计到2050年,每年将为这些目的分配1.2亿吨绿色氢。

  目前使用不可再生氢的行业,如化肥生产,也是最需要绿色氢的行业。据估计,到2050年,全球每年将需要大约5000万吨。