獨家製作再生能源,綠氫正在成為污染性化石燃料的一種有前途的替代品。但這種備受吹捧的未來燃料可能有缺陷。
一些科學家表示,缺乏有關洩漏及其可能造成的潛在危害的數據,是這個新興產業的盲點。
今年至少發表了四項研究表明氫當它滲入大氣中時,就會失去其環境優勢。這是因為它降低了破壞現有溫室氣體的分子濃度,可能導致全球暖化。
如果在生產、運輸、儲存或使用過程中即使有10%的洩漏,使用綠色環保的好處氫兩位科學家告訴路透社,對化石燃料的依賴將完全消除。
他們表示,缺乏監測氫氣洩漏的技術意味著存在數據差距,需要更多的研究來計算其對氫氣洩漏的淨影響。全球暖化在做出最終投資決定之前。
然而,各國政府和能源公司正在對綠氫進行大賭注。
在歐洲, 這能源緊縮俄羅斯入侵烏克蘭迫使各國政府尋求替代能源,天然氣價格的飆升使得綠氫似乎更便宜。
歐盟9月批准了52億歐元的綠氫能計畫補助。與此同時,美國在其計劃中納入了數十億美元的綠色氫稅收抵免降低通貨膨脹法。
我們準備好過渡到綠色氫了嗎?
哥倫比亞大學、環境保護基金會、劍橋大學和雷丁大學以及弗雷澤-納許顧問公司發表了關於洩漏破壞綠色氫氣候效益的風險的研究。
「我們需要更好的數據。我們需要更好的設備來測量洩漏,我們需要真正強制執行洩漏測量的監管,」哥倫比亞大學全球能源政策中心研究員 Anne-Sophie Corbeau 說。
據估計,到 2050 年,當氫氣得到更廣泛的使用時,洩漏率可能高達 5.6%。
挪威氣候研究機構 CICERO 也正在進行一項為期三年半的研究,研究氫的影響,預計 2024 年 6 月得出結論排放量。領導這項研究的瑪麗亞·桑德表示,科學上有很大差距。
「我們需要意識到洩漏,我們需要一些答案......氫有巨大的潛力,我們只需要在進行重大轉變之前了解更多。”
氫氣洩漏有多常見?
過去沒有對氫氣的洩漏進行監測,現在使用的大多數無味氣體都是在消耗的地方製造的 - 但有計劃通過管道和船它的距離很遠。
這化石燃料業界希望氫氣最終能夠透過現有的基礎設施流動,例如天然氣管道和液化天然氣進出口終端。
大約 1% 的天然氣——主要是甲烷- 解決歐洲基礎設施洩漏問題。然而,根據分析師和洩漏衛星圖像,包括俄羅斯在內的一些國家的洩漏率更高。
「關於氫,我們還有很多不了解的地方,」桑德說。 “我們還不知道是否可以假設它的行為與甲烷相同。”
英格蘭北部 DNV 斯帕德丹研究基地的管道測試初步結果表明,氫氣洩漏的地點和速度與天然氣。然而,從事綠氫計畫的公司表示,需要仔細監控。
科學家和分析人士表示,由於氫分子比甲烷中的分子小得多、輕得多,因此更難控制。
一旦氫氣進入管道,它就會削弱金屬管道,導致破裂。氫氣的爆炸性也比天然氣這可能會造成安全問題。
科學家表示,雖然潛在的氫氣洩漏預計不會達到破壞所有綠色氫氣計畫的規模,但任何洩漏都會削弱其氣候效益。
綠氫與灰氫
氫是一種高度可燃氣體,可以儲存和提供能量,是地球上最簡單、最豐富的元素,但它通常不以遊離形式存在,必須從含有它的化合物中提取,例如水、煤炭、天然氣或生物質。
煉油廠、化工廠和化肥工業長期使用的氫氣的生產依賴天然氣或煤炭,在生產過程中會排放大量二氧化碳二氧化碳。這種類型的化石基氫通常被稱為“灰”氫。
產業專家估計,近 95%氫目前的生產使用化石燃料,產生的二氧化碳相當於英國和印尼排放量的總和。
「綠色」氫相較之下,它是透過使用再生能源透過電解將水分解成兩種成分——水和氧氣——而製成的,不會產生溫室氣體。
這種「清潔」氫氣可以取代化石燃料在無法輕易改用電力的產業,例如鋼鐵製造或重型運輸。
使用氫作為燃料的主要吸引力燃料其主要副產品是水蒸氣,以及少量的氮氧化物,這使得它的污染遠低於化石燃料——假設它不會滲出。
除了成本高、安全問題以及需要投資足夠的資金之外,洩漏是困擾採用綠氫的眾多問題之一再生能源製造它,以及儲存和運輸無色氣體的基礎設施。
如何評估氫氣洩漏的風險?
2022 年 12 月,布魯塞爾呼籲申請資助,以對大規模部署氫相關的風險進行更多研究。它要求研究表明如何氫可以透過替代來減少全球暖化化石燃料,以及如果發生洩漏,它如何導致全球暖化。
同時,環境保護基金會的研究敦促政府和企業首先收集氫氣洩漏率的數據,然後在建造所需的基礎設施之前確定風險最高的地方以及如何減輕風險。
弗雷澤-納許報告還指出如何採取措施防止氫氣洩漏,以節省更多的前期和維護成本。
「我們對如何生產它了解得越多可持續的監管援助計畫智庫的高級研究員理查德·洛斯(Richard Lowes) 表示:「如果採用這種方式,以及所需的監管和管理,成本就越高,因此除非別無選擇,否則就會限制其使用。
全球氫能計畫正在興起
國際能源總署的數據顯示,全球有近 300 個綠氫計畫正在建造或已啟動,但絕大多數都是小型示範工廠。
最大的國家是中國,寧夏寶豐能源集團正在使用由太陽能製造聚乙烯、聚丙烯等石化產品。
顧問公司 DNV 預測,綠氫需要滿足全球約 12% 的需求。活力到 2050 年實現巴黎氣候目標的需求。 DNV 表示,根據目前的發展速度和 DNV 對未來採用率的建模,全球的比例僅有望達到 4% 左右。
劍橋大學機械工程教授 David Cebon 表示,考慮到數量龐大,4% 可能只是「可控」的範圍。再生能源需要製造足夠的綠氫。
為了取代煉油廠現在使用的髒氫氣,肥料和化工廠,每個工廠生產的電力幾乎翻倍風力渦輪機Cebon 表示,全球範圍內都需要太陽能電池板,而這是在綠氫用於煉鋼、運輸或供暖等其他用途之前。
儘管如此,歐盟仍在考慮強制在以下領域使用綠氫:運輸而韓國、日本和中國等國家都有氫燃料電池汽車的目標。
能源巨頭血壓該公司計劃建造多個綠色氫氣項目,其中包括將於 2025 年在英國啟動的一座名為 HyGreen Teesside 的設施,該公司表示正在開發洩漏監測系統。
「我們現在確實想開展一項工作,評估我們能夠將整個價值鏈的洩漏水平維持在多低,這將是至關重要的事情,」氫和能源高級副總裁 Felipe Arbelaez 表示。碳捕獲在英國石油公司。