面對氣候變化：綠色氫能備受追捧
為面對氣候變化挑戰，世界各國領導人正面臨與日俱增的壓力，綠色氫能作為解決方案的重要一環，正在獲得越來越多的關注。
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這種零碳排放的清潔能源未來有望滿足高達25%的全球電力需求，這使其成為格拉斯哥舉行的聯合國氣候變化綱要公約第26次締約方會議(COP26)上的一個重要辯論話題。人們普遍認為此次會議承載著人類遏制全球氣候變暖的最後希望。
總部位於日內瓦的綠色氫能組織(GH2)的首席執行官Jonas Moberg表示：“三分之二的溫室氣體排放源於石化燃料的使用，這必須馬上停止，並在絕大多數應用場景中淘汰石化燃料。電池具有很好的替代效果，但除了電池，綠色氫能也必不可少。”該組織於今年9月份開始運作，其使命是加速這種清潔燃料的全球應用。
如今，綠色氫能只滿足了不到1%的全球能源需求。然而，全球能源格局正在迅速轉變，世界各國都面臨著減少溫室氣體排放和遠離石化燃料的壓力。儘管瑞士人民不久前投票否決了二氧化碳稅法，導致這項旨在引導該國實現綠色發展的立法無疾而終，但瑞士一直在探索和倡導使用不污染空氣和水的乾淨能源解決方案，是這個領域的先驅國家。
綠色氫能的支持者指出，這種能源比石化燃料更乾淨，可以用來儲存大量的風能和太陽能。綠色氫能可以在眾多場景中作為石油和天然氣替代品，這吸引了各國政府、清潔能源倡導團體以及公司的關注。澳大利亞和法國計畫在2030年前推出大型氫能發電廠。瑞士正在開拓其在交通業的應用。
Moberg指出，綠色氫能之所以很有吸引力，是因為它能以氣候中和的方式進行製備。到目前為止，有不少行業依然難以擺脫對污染性燃料的依賴，如水泥、鋼鐵等行業、重型運輸和化工品行業，這些行業的二氧化碳排放量佔全球總量的三分之一以上，而綠色氫能可用來幫助這些行業實現脫碳。綠色氫能未來有望成為道路運輸和航運的燃料來源。此外，它還可用於風能、太陽能等再生能源的長期存儲，滿足電力供應需求。
- 作為燃料電池電動車加氫站的燃料
- 在煉油廠中用於石化燃料脫硫
- 作為鋼鐵和半導體產業中的工業氣體
- 轉化為電力和甲烷為家庭供電
- 用於生產甲醇、氨等綠色化學品。
然而，批評者質疑使用一種再生能源來生產另一種能源的經濟性和氣候效益。他們認為，盡可能直接使用再生能源發電的效率更高。目前一個核心問題在於，氫氣比石化燃料更難儲存。
綠色、灰色還是藍色？
氫是一種無色氣體，是宇宙中含量最豐富的元素。它通常存在於水(H20)等化合物中。像電一樣，氫是一種能量載體，以可直接使用的形式運輸能量。氫氣可以從其他化合物分子中分離產生，來源包括水(電解)、石化燃料和生物質，並通過管道、卡車或船舶進行儲存、液化和運輸。
氫氣的生產方式決定了它的環保程度。這催生了一種非正式的顏色代碼體系，用於對能源行業中不同類型的氫氣進行分類。主要品種包括灰色氫氣、藍色氫氣和綠色氫氣，但這些都是比較寬泛的定義。
世界90%以上的氫氣來自化石資源，例如石油、天然氣和煤炭。所謂的灰色氫氣，即指製造過程產生對氣候有害的排放。
藍色氫氣也源於天然氣，但是在此過程中產生的二氧化碳被收集起來及永久儲存。
至於綠色氫氣，它是由再生能源生產的。只有這種形式的氫氣可以在能源轉型中發揮核心作用。
人們認為灰色和藍色氫氣具有污染性，因為它們源於煤炭、天然氣或石油，生產過程涉及碳排放。只有滿足碳中和條件的氫氣才能稱為綠色氫氣，比如使用風能和太陽能等可再生資源產生的電力製備氫氣。一些人認為，核能電解產生的氫氣也屬於綠色氫氣，因為碳排放量極低。
GH2和其他再生能源支持者的一項重點工作是確保政府在制定能源政策時，相比其他形式的石化燃料以及通過石化燃料製備的氫氣，綠色氫氣能夠佔據主導地位。 GH2對油氣行業推廣灰色氫氣的行動表示懷疑，灰色氫氣有時被“偽裝”成藍色氫氣。
Moberg表示：“標準和定義的制定非常重要，比如我們所說的綠色氫氣到底是什麼意思，如何確保交通運輸綠色環保？是否全過程遵循最高的綠色標準？我們希望在這個領域取得快速進展。關鍵要確保這些標準和定義不會使通過石化燃料製備的氫氣相比淨零排放解決方案更具競爭力。”
儘管GH2由澳大利亞礦業億萬富豪安德魯·弗雷斯特(Andrew Forrest)創立，並由澳大利亞前首相馬爾科姆·特恩布爾(Malcolm Turnbull)擔任主席，但Moberg表示，鑑於瑞士擁有眾多高知名度、高影響力的國際組織和行業參與者，該國顯然是GH2推動綠色氫能發展的重要根據地。 GH2希望將這一主題列入世界經濟論壇(將在達沃斯再次舉行)以及世界永續發展工商理事會(World Business Council for Sustainable Development)的議程中。
瑞士擁抱氫能
國際能源署(IEA)估計，到2040年，全球能源需求將增加多達30%，如果依賴煤炭和石油的經濟體不轉而使用清潔能源和再生能源，那麼氣候變化只會愈演愈烈。許多專家認為，必須將綠色氫能加入能源組合，以確保地球溫度的上升不會超過2015年《巴黎協定》中設定的1.5℃目標。 《巴黎協定》是一項旨在緩解氣候變化的全球公約。
瑞士氫能協會主席Andreas Züttel說：“氫氣是儲存再生能源的重要手段。我們可以使用清潔能源生產氫氣，然後直接使用氫氣，或者用大氣中的二氧化碳生產合成燃料。這就是為什麼人們對氫氣的興趣如此濃厚。未來各行各業都離不開氫能。”該協會將於今年舉行成立20週年慶祝活動。
Züttel表示，綠色氫氣不僅可以用於儲存風能和太陽能等周期性能源，提高供電系統的靈活度，而且還具有優於電池和氨的重要優勢。他指出，作為能量載體的氫氣可通過儲量豐富的水進行生產，並且具有很高的能量密度。因此與電池相比，儲存等量能源所消耗的資源更少。氫氣作為燃料也可以安全地儲存，這與氨不同，氨有劇毒且處理困難。
在《巴黎協定》下，各國承諾到2050年實現碳中和，歐洲綠色協議(European Green Deal)為歐盟履行這項承諾提供了工作計畫。協議肯定了氫氣作為一種重要能源載體所具有的變革潛力。氫能也是瑞士能源戰略的重要一環，雖然這個阿爾卑斯山國家沒有機會成為綠色氫氣生產的全球領導者，但瑞士是一個關鍵的創新中心。
瑞士目前在交通業內大力發展綠色氫能生態系統，旨在實現2050年碳中和目標。根據相關實施戰略，到2025年瑞士計畫投運約1600輛現代(Hyundai)公司生產的氫動力重卡。這家韓國公司表示，以每年8萬公里的里程計算，這將使每輛卡車每年減少70至75公噸的二氧化碳排放。
瑞士氫能協會匯集了眾多致力於發展氫能技術的企業和科學家，其中包括像Aquon這樣的初創企業。該公司研發了第一艘太陽能和綠色氫動力雙體船。協會還誠邀瑞士洛桑聯邦理工學院(EPFL)的專家共同策畫。總部位於瑞士的跨國公司，包括全球集裝箱貨運業界龍頭地中海航運公司(Mediterranean Shipping Company)和大宗商品貿易公司托克(Trafigura)，也在投資於綠色氫能解決方案，並探索其作為船用燃料的可行性。
亟待克服的挑戰
儘管對綠色氫能的支持聲浪日益高漲，但仍有許多挑戰需要克服。氫能大規模生產的經濟性和技術可行性依然較低。
Züttel表示，大規模氫氣製備技術仍處於起步階段，但已經取得了一些進展。直到五年前，單體電解槽的功率還無法超過4兆瓦，如今已經提高到5兆瓦，並且部分工廠通過串聯電解槽，可將製備功率提升至20兆瓦。 Alpiq公司、EW Höfe公司和瑞士SOCAR能源公司計畫在瑞士中部的施維茨州(Schwyz)建造一個容量達10兆瓦的電解廠。但這仍然遠低於火力發電站的裝機容量，後者功率可達1000兆瓦以上。
另一個挑戰在於成本。 Züttel指出，目前單位能量氫氣的生產成本是石化燃料的兩到五倍。在瑞士，1千兆瓦電解氫的生產成本約為15億瑞郎，所佔空間相當於50座200平方米以上的建築。
國際能源署估計，目前全球製備的專用氫氣中只有不到0.1%是綠色氫氣，但Moberg相信，到2050年，綠色氫氣的製備規模將會擴大，屆時將滿足全球25%的能源需求。他表示，這將需要政府、行業領袖和國際組織共同努力，建立並完善全球市場和基礎設施。
彭博新能源財經(Bloomberg New Energy Finance)估計，到2050年，為使氫能滿足全球24%的能源需求，各國需要投資約11萬億美元用於建設氫氣的生產、儲存和運輸基礎設施。該機構在2020年3月的一份報告中指出，除此之外，政府將需要在2030年前提供約1500億美元的補貼，同時出台更多的支持性政策，以提振全社會對綠色氫能的需求，壓降生產成本，使綠色氫能更具有競爭力。
Züttel表示，利用光伏[太陽能]製備氫氣來滿足瑞士25%的能源需求，將需要1000億瑞郎左右的投資。他還指出，僅僅是建造管道將氫氣從發電站輸送到使用氫氣的家庭、辦公室和工廠，就是一項長期的大規模基建行動，類似於建立一個全國性的電網或電氣化鐵路網。
Züttel表示：“這與當前的經濟行為格格不入。眼下，我們希望能夠在幾年內獲得投資回報，而不是在50到70年後才能獲取收益。永續能源體系的投資回報週期較長，假以時日，人們才會認識到一項新技術的優勢。我們的子孫後代會感謝我們今天付出的努力。”
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