彭博新能源財經創(chuàng)始人邁克爾·利布雷奇（Michael Liebreich）發(fā)表文章，題目是Separating Hype from Hydrogen（將炒作與氫分離），今天摘譯第二部分：氫能需求。
我們知道，理論上綠色氫氣可以應用于工業(yè)、運輸、電力和供暖等各個領域。然而，氫能不會僅僅因為其綠色就奇跡般地占領市場。氫能不僅要打敗現有的常規(guī)技術，還必須與其他所有的零碳技術競爭。
作為一種化學原料，氫是不可替代的。然而，作為一種儲能介質，其總效率只有50%，遠遠低于電池。作為動力，燃料電池發(fā)動機的效率只有60%，遠比電機差，而且復雜得多。作為熱源，氫的價格是天然氣的四倍。作為一種運輸能源的方式，氫管道的輸送成本是電力傳輸的三倍，用于輪船和卡車的分配成本則更高。
這意味著，在未來全球凈零排放的能源組合中，氫的作用將是完成那些無法直接使用清潔電力、電池的終端用途。此外，建立在低成本風能和太陽能基礎上的電力系統(tǒng)，需要氫能提供可靠的備份的靈活容量，以及戰(zhàn)略性的能量存儲以抵御沖擊。
代替灰氫
我們先看一下難以脫碳的行業(yè)。從工業(yè)部門開始，工業(yè)占全球二氧化碳排放量的24%。歐盟的氫戰(zhàn)略特別強調綠色氫的使用，以“減少和取代煉油廠、氨生產和新型甲醇生產中碳密集型氫的使用”。這些行業(yè)的灰氫生產目前占歐盟天然氣需求的6%，煤炭需求的2%。如果綠色氫能以與灰氫競爭的價格生產，那么綠氫進入這些現有市場應該很簡單，從而將歐盟的二氧化碳排放量減少2.2%。
零碳鋼
鋼鐵業(yè)和水泥業(yè)一樣，是最大的工業(yè)二氧化碳排放源之一：在歐洲，造成了20%的工業(yè)排放量和8%的總排放量。拋開28%的再生鋼產量，處理鐵礦石的最常見方法是通過簡陋的高爐，使用冶金煤生產的焦炭。彭博新能源財經在其2019年對無化石鋼制造成本的分析中得出結論，只要氫基鋼能夠以每千克2.5歐元的價格生產出來，氫基鋼就會與目前最昂貴的鋼鐵生產相競爭。與世界上最便宜的鋼鐵生產競爭，氫的價格將需要低至每千克0.6歐元，即使到2050年也不太可能。到2030年，每千克2美元的綠氫成本將要求二氧化碳價格達到125美元/公噸，到2050年，隨著氫價格的持續(xù)下跌，所需二氧化碳價格將降至每噸50美元。
然而，在鋼鐵行業(yè)，氫的另一個競爭對手是用電直接還原。波士頓金屬公司（Boston Metal）將石油巨頭OGCI和比爾?蓋茨（Bill Gates）成立的突破性能源風險投資公司（Breakthrough Energy Ventures）列為投資者之一，該公司正在開發(fā)一種熔融氧化物電解系統(tǒng)，該系統(tǒng)可用于多種金屬（以及稀土）的生產，其目標價格是低于普通高爐。
工業(yè)用熱
接下來讓我們來看看那些排放主要來自于熱量需求的行業(yè)，例如玻璃行業(yè)。在歐洲，玻璃制造業(yè)占工業(yè)排放量的3.1%。但是用氫氣替代天然氣并不容易。歐盟氫能戰(zhàn)略的目標是到2030年，氫的價格為1.1至2.4歐元，即相當于每百萬英熱單位的熱成本為11.4至21.1美元。相比之下，歐洲的天然氣價格僅為每百萬英熱單位4美元。假設氫能成本達到歐盟2030年目標的低端，與以每百萬英熱單位4美元的天然氣競爭，仍需要歐盟排放交易機制的價格為每公噸二氧化碳120歐元（140美元），超過目前碳價的四倍。在歐洲以外，天然氣價格在2美元至5美元/百萬英熱單位之間，在沒有補貼或碳價的情況下，氫的成本需要下降到每千克0.25至0.6美元，才能在工業(yè)用熱市場上競爭。這將是一個漫長的等待過程。
綠氫與綠色電力
根據彭博新能源財經2019年8月的《可再生能源制氫經濟學》報告，到2050年，綠氫的價格可能達到0.8美元/千克，取決于可再生能源發(fā)電價格在14美元至17美元/兆瓦時之間。為了在熱市場上與2美元/百萬英熱單位的天然氣競爭，綠電需要56美元/噸的二氧化碳價格補貼；相比之下，綠氫需要94美元/噸的價格才能具有競爭力。在歐洲，天然氣目前的售價為每百萬英熱單位4美元，每兆瓦時17美元的可再生電力根本不需要碳價補貼就具有競爭性，但這個價格下所能生產的綠氫需要每噸57美元的二氧化碳價格補貼才能與天然氣競爭。
事實上，這還不是問題的全部。在過去的十年里，熱泵革命悄然發(fā)生。工業(yè)用熱泵的工作溫度已高達160攝氏度，性能系數為3，相當于節(jié)能66%。相比氫能的電解、壓縮和氫氣輸送的損失，使用熱泵比氫能可以節(jié)省80%的能源。
熱水和供暖
讓我們來談談水和供暖——這兩項合計占全球排放量的6%。由于可再生能源和綠氫之間的效率損失，即使綠氫在2050年的價格為0.8美元/千克，仍需要57美元/噸的二氧化碳價格補貼來與歐洲天然氣以4美元/百萬英熱單位的價格競爭，而要與2美元/百萬英熱單位的天然氣競爭，則需要每噸94美元的二氧化碳價格補貼。而且，熱泵對綠氫更是最致命的技術。通過熱泵，每單位風能或太陽能產生的熱量比通過氫氣鍋爐或熔爐輸送的熱量高出約4倍。而且熱泵還可以在夏天被逆轉成空調——不像氫氣鍋爐、熔爐或燃料電池只能用于供暖。
運輸
2003年，歐盟支持的歐洲氫和燃料電池技術平臺預測，到2020年，將有500萬輛氫汽車上街，用氫取代5%的運輸燃料?；氐浆F實世界，目前全球道路上仍有不到2萬輛獲得高額補貼的氫燃料電池車輛，由大約400個幾乎完全由政府資助的加氫站提供服務。市場上有三款氫動力車型：豐田Mirai、現代Nexo和本田Clarity，其里程并不比同等尺寸的電動汽車（BEV）多，而且一點也不輕，后備箱空間更小（有加壓的氫罐），有更多的活動部件，這意味著更高的維護成本。如果這些都不能阻止你買一輛燃料電池汽車，那就看價格：燃料電池汽車比同等的電動汽車高出20%。
航空和航運
說到航空和航運，氫的前景看起來最有希望。電池的能量密度很低，很難為超過40海里（75公里）的航線提供服務。還有航空，未來飛機將是混合動力。選擇的燃料要么是氫（空中客車公司最近披露了一系列氫動力概念），要么是氨，要么是一種合成液體燃料，由綠氫與從空氣中捕獲或通過生物質生產的碳混合而成。
