可持续发展背景下的氢能前景 自动翻译

氢能是指将氢用作燃料，用于发电、运输和工业过程等各种应用。 氢气之所以具有吸引力，是因为它很清洁，燃烧时只会产生水，因此是一种零排放燃料。然而，氢气的生产方式决定了它对环境的影响。截至 2025 年，大多数氢气都是由化石燃料生产的，这会导致大量的二氧化碳排放。为了可持续发展，重要的是关注绿色氢气，即利用太阳能或风能等可再生能源电解水而产生的氢气。

氢的类型

氢气有多种类型，每种类型的环境友好程度不同：

• 灰氢： 通过蒸汽重整由天然气生产，二氧化碳排放量高​​，全球每年约有 8.3 亿吨二氧化碳。
• 蓝色氢气： 由天然气生产，并捕获和储存二氧化碳，可减少排放，但仍然依赖化石燃料。
• 绿色氢气： 利用可再生能源电解水生产，二氧化碳排放量极少或为零。
• 粉红氢： 利用核能生产，低碳，但在安全性和浪费方面存在争议。
• 棕色氢： 由煤炭生产，二氧化碳排放量高​​，被认为是最不可持续的。

绿氢被认为是最有前景的可持续发展氢能，但目前其成本高于灰氢或蓝氢，绿氢每公斤约为 3-8 欧元，而灰氢每公斤为 1-2 欧元。

当前应用

截至 2025 年，氢气主要用于化学工业生产氨和炼油以去除燃料中的硫。全球产量约为每年 7500 万吨，其中 95% 为灰色氢气。氢气还用于汽车燃料电池（例如在日本和韩国）和太空计划等小众应用，在这些计划中，氢气被用作火箭的燃料。

在可持续发展中的作用

研究表明，氢能在实现可持续发展目标中发挥重要作用，特别是在减少温室气体排放和向低碳经济迈进方面。

• 交通脱碳： 氢燃料电池适用于重型卡车、公交车和电气化困难的长途路线。例如，与电池相比，燃料电池的续航里程更长、加油速度更快，因此非常适合物流和海上运输。
• 工业流程： 氢气可以替代钢铁生产中的煤炭，减少炼钢等难以脱碳行业的排放。它还用于生产甲醇和其他化学品。
• 储能： 氢能可以储存多余的可再生能源，有助于稳定电网并整合风能和太阳能等更多可变能源。这对于在发电量低迷期间平衡电网尤为重要。
• 发电： 氢气用于燃气轮机或燃料电池，以低排放或零排放发电，支持联合国的目标，如可负担的清洁能源和气候行动。

现状和趋势

预计到 2025 年，全球氢气产量将达到每年约 7500 万吨，其中 95% 是由化石燃料生产的灰色氢气，每年排放约 8.3 亿吨二氧化碳。绿色氢气仍处于早期阶段，目前已有少数商业项目，例如欧洲和美国的电解厂。

许多国家制定了雄心勃勃的目标：

• 欧盟通过其氢能战略计划到2030年生产1000万吨可再生氢能并再进口1000万吨。
• 日本通过其氢能社会路线图，计划到 2030 年提供 300 万吨氢气，重点用于运输和能源的燃料电池。
• 美国正在通过能源部投资研发，其中区域氢能中心项目已投入 70 亿美元。

成功项目

成功项目的例子包括：

• 澳大利亚可再生能源中心： 计划成为西澳大利亚最大的可再生能源工厂之一，为国内市场和出口生产绿色氢气。
• 氢能城市项目： 氢气生产和使用的枢纽，重点与现有港口基础设施的整合。
• 西部绿色能源中心： 西澳大利亚的另一个重大项目，旨在利用风能和太阳能生产绿色氢气。
• 美国氢能计划： 支持各种研究，包括 H2Rescue 卡车等原型车，该卡车创下了一箱燃料行驶 1,806 英里的续航里程记录。

技术进步包括电解效率的提高，现代工厂的效率已达到 80%，以及开发了地下盐穴等新型储存方法。

问题与机遇

问题

• 经济效益： 绿氢比灰氢更贵，目前价格约为每公斤 5 美元，而灰氢价格为 1-2 美元。但研究表明，到 2030 年，由于可再生能源更便宜，成本可能会下降 30%。
• 基础设施： 缺乏生产、储存和配送基础设施会限制规模。例如，需要建设管道和加油站。
• 储存和运输： 氢气能量密度低，需要采用特殊方法，例如压缩至700 bar或冷却至-253°C，这会增加成本。
• 安全： 氢气极易燃烧，需要采取严格的安全预防措施，包括特殊的储存材料。
• 政策和监管支持： 需要明确的政策来刺激投资，例如补贴和税收优惠，但各国的政策仍然存在差异。

机会

• 脱碳： 氢气可以帮助重工业和海运等其他低碳替代品有限的行业脱碳。
• 能源安全： 本地生产的氢气减少了对化石燃料进口的依赖，提高了能源独立性。
• 创造就业机会： 氢能行业可以创造新的就业机会，例如电解器生产和基础设施建设，预计到 2050 年将创造多达 680,000 个就业岗位。
• 创新： 氢技术的进步正在推动燃料电池改进和与可再生能源的结合等创新。

为了克服这些挑战，政府和工业界必须合作开展研究，提供资金支持，并建立监管框架，例如氢的环境属性认证。

环境影响

尽管氢气燃烧时被认为是清洁的，但其生产决定了其生态足迹。灰色氢气具有高二氧化碳排放量，而由可再生能源生产的绿色氢气的碳足迹极小。然而，人们担心氢气泄漏，因为它是一种间接温室气体，具有短期但显著的变暖效应。适当的处理和储存对于最大限度地减少影响是必要的。

前景

研究表明，在零排放情景下，到 2050 年，氢能可满足全球 10% 的能源需求。由于可再生能源成本下降和产量增加，到 2030 年，绿色氢能的成本可能会下降 30%。

氢气在航空和海上运输中的新应用提供了更多机会。例如，正在探索在客机上使用氢气的项目。然而，成功取决于解决当前的挑战，包括扩大生产规模和确保可持续利用。

氢类型比较

该表说明了环境足迹和成本的差异，强调了向绿色氢能转型以实现可持续发展的必要性。