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布蘭克

●RMI突破技術高級委託人

我們已經擁有了可以在經濟中的許多領域替代化石燃料的成熟技術，但也有一些領域，消除碳污染要困難得多。例如，鋼鐵、航運、航空和卡車運輸占了我們全球碳足跡的 40%，照現有趨勢，它們的消耗的碳量將是保持變暖幅度低於 1.5 攝氏度所剩碳預算量的兩倍。

幸運的是，「綠色」氫氣——用可再生能源通過電解產生的氫氣——為這些行業帶來了巨大的希望。通過各種應用，這種微小的分子可以提供取代化石燃料所需的熱量、還原性、燃料和其他服務。事實上，考慮到讓這些「難以縮減」的部門達到碳中和狀態所面臨技術挑戰，在沒有它的情況下實現 2050 年淨零目標幾乎是不可能的。

除脫碳之外，提取氫氣還可用於其他目標。例如，氫氣在許多應用中替代天然氣的能力允許一定程度的能源獨立並減少對液化天然氣或從俄羅斯進口的管道的依賴。雖然太陽能和風能等可再生能源受到電網範圍的限制，但氫氣可以通過管道或輪船運輸。這意味著它可能成為一種可出口的可再生能源，最終取代石油成為主要的全球能源商品。

提取氫氣可以通過迥然不同的各種方法，這取決於市場。在歐洲和東南亞，政治和市場激勵已經完全符合氫氣基礎設施的部署。但在大型石油和天然氣出口經濟體，激勵往往相互矛盾。值得注意的是，美國存在重大錯位，天然氣滿足了氫氣可以為其他市場提供的所有政治優先順序。

作為實現 2050 年淨零排放目標的關鍵因素，氫的生產、儲存和運輸是一個數兆美元的機會，不僅對現有能源企業而言是如此，對投資者而言也是如此。

雖然氫目前相比化石燃料等競爭對手更昂貴（按每單位輸送能量計算），但電解槽生產規模的擴大正在降低成本。未來十年內，我們就能預期氫氣在不同應用中達到相對化石燃料的盈虧平衡點，之後，提取氫氣能節約成本。

綠色氫對發展中經濟體特別有吸引力。可再生能源生產成本最低的國家和地區，與人均 GDP 較低的國家和地區之間存在很大的地理重合度。因此，這些國家可以通過成為氫生產國和出口國來確保全球競爭優勢。這樣做也有助於他們吸引零碳重工業，例如化肥製造或氫基直接還原法煉鋼。當然，這些部門的發展將創造大量就業機會。

氫氣對富裕的工業化國家也很有吸引力，它們目前在氫電解槽的製造方面處於世界領先地位。然而，如果太陽能電池板行業的近期歷史可以作為指導，那麼富裕國家可能需要更強有力的產業政策來確保生產不會遷移到中國和其他地區。

在氫充分發揮其脫碳潛力之前，還有更多工作要做。就目前情況而言，綠色氫只占現有氫產量的很小一部分。相反，大多數氫是「灰色」的，用蒸汽甲烷重整 (SMR) 工藝，使用化石燃料製成。儘管有可能捕獲和儲存一些相關的二氧化碳排放物，製造略微清潔的化石基的「藍色」氫，但這一選項並非零排放。因此，目前氫氣的二氧化碳足跡相當複雜。

此外，要使氫兌現憧憬，必須同時實現電網脫碳。但與電動汽車 (EV) 一樣，我們不能等到有了 100% 清潔的電網再開始部署電解槽；我們必須現在就開始。

這並不像聽起來那樣財務風險很高。不可否認，存在一個門檻，只有跨過去，綠色氫才能成為總體成本最低的氫源。值得注意的是，美國能源部最近宣佈了將「清潔氫」成本降低到每公斤 1 美元的目標，如果通過 SMR工藝，以可持續的天然氣價格水準生產氫的話，這一目標幾乎不可能實現。這意味著美國的政策已經與綠色氫保持一致。

儘管如此，使用綠色氫實現重工業脫碳需要大量的電力。生產必要數量的氫氣需要當前全球總發電量幾乎翻倍。滿足這一需求的唯一方法是更快地建設可再生能源。

這反過來將導致重要的基礎設施設計問題，例如是否優先考慮氫氣管道或電力線。該部門的增長將產生大量監管影響。為了確保氫基礎設施的快速建設，重要的是要實現貨幣化，建立鼓勵資本支出遞延的費率結構，並提供橫跨各種基礎設施類型的全系統規劃。

同樣，轉向氫氣將加快眾多基於化石燃料的資產的淘汰。為了使大量擱淺資產不會產生負面影響，需要加以重新利用或通過各種財務激勵措施促使提前退出。

重新利用基礎設施的一個高潛力領域是天然氣管道網路，在某些情況下，可以對其進行改造用於氫運輸。一些火力發電廠也有可能被重新利用；但是，在這裡，電-氫-電的端到端效率很低，因此可盈利用途有限。對鋼鐵行業來說，情況更加嚴峻，因為現有的高爐產能可能需要用直接還原法代替。同樣，汽油和柴油燃料基礎設施也需要替換。但是，由於電池電動汽車的市場不斷增長，這種基礎設施的未來值得懷疑。

氫帶來了巨大的機遇，但也帶來了艱巨的規模挑戰。在全球範圍內，該行業目前每年只能生產約 1 兆瓦的氫電解槽，而根據國際能源署對 1.5°C 路徑所需條件的分析，綠色氫產量需要從今天到 2030 年之間增長 1000 倍。

可以而且必須採取一些行動來應對這一挑戰。一是要有政策確保上規模的穩定需求，讓電解企業躍入工業化製造。其次，政府必須提供補貼以支付最初的「綠色溢價」，直到學習曲線效應開始發揮作用。最後，我們必須解決當前的資產位置（asset location）與脫碳行業成本最低的清潔足跡位置之間的緊張。

在直接和間接政治優先安排的支持下，氫市場已經獲得了動力並跨越了沒有回頭路的臨界點。因此，它們正在迅速將更清潔的工業和脫碳經濟納入可及的距離。

（本篇翻譯由PS官方提供，責任編輯：張育軒）

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（原標題為《The Promise of Green Hydrogen》文章未經授權，請勿任意轉載）