10万亿氢能市场爆发在即:一旦押错方向,将失去未来
02?蓝氢的排放比天然气还高
用氢作为燃料发展乘用车是第一个战略选择错误,那么大力发展蓝氢则是氢能领域的第二个战略错误。
很多人认为,如果电动车使用的是煤电,那岂不是达不到减碳目的?只有用氢作为燃料,才是终极清洁能源。
这其实是一个误会。无论是电还是氢,只是能源载体,还是要看来源,是否清洁取决于前面的一次能源是什么。一次能源是可再生能源,它就是“绿电”或“绿氢”;如果是煤发的电,煤制的氢、它就不是“绿电”,也不是“绿氢”。
但相对来说,采用电作为动力,一是转换效率高,二是可以促进绿电的发展,为未来交通运输的脱碳打下基础,铺好路线。
说到绿氢,不得不提及另外两种氢能类别,即“灰氢”和“蓝氢”。
目前氢气的制取来源和技术路线主要有三条:一是以煤炭、天然气为代表的化石能源制氢;二是以焦炉煤气、氯碱尾气、炼厂干气和丙烷脱氢为代表的工业副产气制氢;三是电解水制氢。
化石燃料氢气制取过程中伴随着大量二氧化碳产生,因此,根据对碳是否捕集、利用和封存(CCS/CCUS),又可分为“灰氢”和“蓝氢”。工业副产氢是对排放物的循环利用,也被称为“蓝氢”。而可再生能源电解水制取的氢被称为“绿氢”。
不管是化石燃料氢气制取过程使用了CCS产生的“蓝氢”,还是工业副产氢产生的“蓝氢”,在宣传中都被打上了“低排放”的标签,但研究发现,蓝氢的主要温室气体包括二氧化碳和未燃烧的甲烷。即使假设捕获的二氧化碳可以永久储存,因存在大量逃逸性甲烷释放,蓝氢制取的温室气体排放量仍然很高。
2021年8月,康奈尔大学和斯坦福大学的研究人员在《能源科学与工程》发表的一项新研究显示,蓝氢全生命周期温室气体排放强度比燃烧天然气取暖还要高20%。即使将天然气甲烷逃逸率降低到1.54%,蓝氢的温室气体排放仍高于单纯燃烧天然气,仅比灰氢少18%-25%。
工业副产氢比较特殊一点,相较于化石燃料制氢,它既能提高资源利用效率和经济效益,又能在一定程度上降低大气污染,所以被很多人看好。特别是在中国,工业副产氢丰富,占到氢总产量的18%。
从短期来看,支持工业副产氢地区氢能就近高效利用,是一个不错的选择。但如果作为一项长期政策和投资方向,就会跌入陷阱。
工业副产氢的前提是建立在钢铁、化工等工业领域长期使用化石燃料的基础之上的。但在这些领域,产能是不断下降的,化石燃料的使用必定要下降,其副产气也会大幅减少,未来用工业副产气制氢必将遭遇产能瓶颈。
河北省就遇到了这个问题,随着碳达峰、碳中和工作推进,河北焦炭企业数量将在“十四五”期间减少到40家左右,未来实际可提纯利用的工业副产氢资源总量也将从94万吨/年降低为约45万吨/年。
所以,依托于煤化工业的工业副产氢在短期内可能是个机会,但是过分依赖工业副产氢是危险的,如果企业将用工业副产气制氢视为减碳的手段,反而延长了本该加速淘汰的高碳排放基础设施的寿命。一旦投资错误的基础设施会导致“碳锁定”效应。
03?绿氢才是未来发展方向
对于很多化工企业和石油巨头来说,使用CCS技术发展蓝氢,符合他们的利益,是权宜之计。但从全球碳中和目标来看,这些短期措施无法做到净零排放,二氧化碳的储存也有风险,存在很大问题。而且“蓝氢”策略锁定了高碳基础设施和就业机会,很有可能阻碍绿氢的发展。现在受到很多组织和业界的质疑。
当企业倾注大量的资金去建设基础设施,他们通常期待其能够运营数十年甚至更久的时间,才愿意对他们进行替换或淘汰。如果现在押注“蓝氢”,在国际大趋势下,很可能造成投资成本沉没风险。
通过可再生能源发展绿氢,才是未来方向。随着可再生能源的技术发展,绿电成本在快速下降,绿电制绿氢的成本也在下降,在非洲中东一些地区,绿氢的成本甚至低于灰氢。
而且,在欧洲,碳边境调节机制(CBAM,碳关税)还将把氢和氨纳入关税征收产品,如果不是绿氢,产品还面临关税征收可能。
作为企业,一定要认清这些趋势,做长远打算。
(参考文献详见公众号环球零碳)
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