蓝氢已经被化石燃料公司作为一种脱碳手段推广,并受到政策制定者的高度重视。但有一个重大的风险是,蓝色氢可能会把社会锁在持续的温室气体排放中。
蓝色氢,曾经是一个大多数人不熟悉的术语,现在是能源和气候争论的中心。作为实现净零气候目标努力的一部分,蓝氢是指从化石燃料中制造氢,并捕获和储存相关的碳排放。化石燃料行业承诺,蓝氢可以在工业、建筑和交通领域取代石油和天然气,同时避免有害的温室气体排放。
历史在重演吗?
氢燃料目前似乎正处于“炒作周期”的顶峰,商业利益和媒体的预期被夸大,远远超出了它们可能的影响。从2002年到2009年,氢气的热潮在很大程度上是基于在交通运输中使用氢气,但几乎没有取得实质性的进展。
氢气的种类有很多种:黑色的氢气来自煤,棕色的氢气来自褐煤,灰色的氢气来自天然气,绿色的氢气来自电解的可再生电力,粉色的氢气来自核能驱动的电解,蓝绿色的氢气来自甲烷的热解过程。最后,蓝色氢主要由天然气通过一种叫做蒸汽重整的过程产生。只有绿色、粉色和绿松石色的氢是真正的零碳,而黑色、灰色和棕色的氢比化石燃料的碳密度更高。如果没有碳捕获和储存(CCS),蓝色氢的排放量也将高于化石气体的排放量,因为生产氢和碳捕获需要额外的能源。
显然,化石燃料行业在维持现有商业模式方面有着既得利益,而对蓝色氢的大力支持更多的是为了自我保护,而不是气候保护。我们以前也见过这种情况:当煤炭行业面临减排压力时,它承诺使用洁净煤。经过多年的试点项目和对燃煤电厂CCS的大量公共投资,位于加拿大萨斯喀彻温省的边界大坝电站只有一个115兆瓦的商业运营设施。其主要目的是为Weyburn油田提供一种低成本的二氧化碳来源,以提高石油采收率。在美国,佩特拉诺瓦(Petra Nova)是最后一家采用CCS技术运营的商业燃煤电厂,在通过《美国复苏与再投资法案》(American Recovery and Reinvestment Act)获得1.63亿美元的公共补贴后,已于2021年退役。欧盟花费5.87亿欧元支持清洁煤炭的发展。现在,欧盟委员会的网站上说,“即使有支持性的欧盟法规和共同资助的机会,碳捕获和储存的发展速度仍未达到预期。”的确,经过30年的公众支持和多个试点项目,CCS并没有像预期的那样发展,而现在存在的CCS主要支持增加化石燃料的开采。
当然,过去并不总是预示未来的好兆头。也许蓝氢会像预期的那样发展;也许不是。更高的碳价格可能会使投资更具吸引力,最近欧洲的碳价格达到每吨二氧化碳60欧元。但是,如果说我们从清洁煤炭的历史中学到了什么的话,那就是化石燃料行业和政府的巨大期望和承诺不一定能保证以化石为基础的低碳技术落地。批判性思维和基于证据的决策应该应用于整个能源系统,包括蓝氢。
蓝色氢的第二个问题是残余排放
就在英国政府于2021年8月推出其氢战略的几天前,能源专家(豪沃思和雅各布森)的新研究发布了一个严厉的警告,如果泄漏率高,那么蓝色氢的总排放量可能会超过燃烧化石气体和煤炭的排放量。这部分是由于运行捕获过程需要额外的能量。即使低泄漏和高捕获率,仍然会有残余的碳排放。英国气候变化委员会(Committee on Climate Change)认为,剩余排放量可能在15%至40%之间。
不可避免的残余排放意味着,虽然与现有的化石燃料使用相比,蓝氢可以实现显著的碳减排,但它仍会导致温室气体排放。因此,蓝氢可能永远不会成为一种超低碳或零碳技术,而充其量只是一种通向完全低碳技术的权宜之计。在最坏的情况下,蓝氢可能会阻碍真正低碳的替代能源的部署。
区分事实与虚构
石油和天然气可以被氢取代的说法是非常值得怀疑的。到2020年,全世界消耗了458 EJ的石油、天然气和煤炭。相比之下,仅产生10 EJ的氢。此外,目前只有不到0.7%的氢气生产来自于配备了CCS的可再生能源或化石燃料工厂,而且大多数现有的碳捕获设施都没有达到足够高的捕获率。现有碳捕获设施的数据显示,平均捕获效率为78.8%,这意味着超过20%的碳被释放到大气中。
在某些应用中,几乎没有氢的替代品:肥料生产就是一个很好的例子。氢气在重工业、船舶、航空和可调度发电的高温过程中发挥着重要作用。这些应用加在一起,现在贡献了全球能源相关碳排放的三分之二以上。
然而,汽车和供暖系统将使用蓝色氢的建议是误导性的。大多数独立分析认为氢在这些应用中没有未来,至少不会大规模应用。有更经济的解决方案来完成脱碳,如热泵和电动汽车。由于能够直接通过热泵或电池使用可再生电力,它比生产和燃烧氢气的效率高得多。
蓝色的氢气风险
随着能源系统脱碳的步伐已经面临挑战,任何拖延都将使全球气候目标面临风险。在最好的情况下,蓝氢只能为一些能源需求部门提供部分脱碳解决方案。在最坏的情况下,蓝色氢代表着巨大的金钱和时间浪费,并可能分散人们对能源效率、系统电气化和自然低碳绿色氢开发的明确价值的关注。显然,与蓝氢相关的锁定风险是重大的,可能导致减缓气候变化的延迟。政策制定者应该确保只有当氢具有明确的系统价值并且来自真正的能源时,它才会得到支持氢。