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为什么几乎所有的工业大国都押注于绿色氢?

来源:新能源网 china-nengyuan.com 476 2023-08-24

  颗粒在线讯:氢,或者说绿色氢。虽然对一些人来说,它只是烟雾,但对另一些人来说,它是解决所有排放问题的灵丹妙药。事实可能介于这两个前提之间,但不可否认的是,世界主要工业大国正在促进其发展。

  从中国到欧洲,包括日本,每个国家都有巨大的投资计划来推广它的使用。为什么氢被视为使我们的经济脱碳的最有希望的解决方案之一?

  一般来说,脱碳问题往往是从汽车和运输的角度来看待的。从根本上说,这是正常的。根据欧洲环境署的一份报告,交通运输约占欧盟二氧化碳排放总量的四分之一(2019年数据),其中71.7%来自公路运输。换句话说,它是二氧化碳排放的主要贡献者之一。但它不是唯一的。

  在公路运输中使用氢是一个潜在的解决方案,无论是在带有燃料电池的电动汽车、公共汽车还是卡车上。然而,这并不是所有工业大国都满怀希望地看待氢能源的主要原因。还有其他的原因,每天都在我们眼前,比如化学工业、钢铁或水泥。

  根据日本(氢的最大支持者之一)委托国际能源署(IEA)的一份报告,这种元素提供了一系列大型二氧化碳排放行业脱碳的途径,例如长途运输、化工和炼钢,这些行业的大幅减排已被证明具有挑战性。

  与此同时,这是任何经济体的三个关键行业,因为它们几乎影响到一个国家整个财富创造的范围。即使是一个没有强大的化学或钢铁工业的国家,也要依靠这些部门才能使它拥有的其他部门正常运作。

  从纺织品到航空,化工行业对几乎所有制成品都至关重要。包括建筑和汽车在内的许多行业都依赖于钢铁工业。同时,这些行业要避免碳排放也非常具有挑战性。

  以钢铁行业为例,其对全球二氧化碳排放量的贡献非常大。根据Carbon Brief发表的研究,钢铁行业的二氧化碳排放量占全球的11%。事实上,报告指出,全球仅553家传统钢铁厂的二氧化碳排放量就占二氧化碳总排放量的9%。在欧洲,钢铁行业的排放量占整个大陆总排放量的7%。

  所有这一切都是由于该行业使用大量的化石燃料,特别是焦煤,用于生产钢铁。

  此外,国际能源署预测,到2050年,全球钢铁产量将增加三分之一。因此,对钢铁进行脱碳与对交通运输进行脱碳同样重要。钢铁行业面临的挑战是在生产过程中找到碳的替代品。

  我们谈论的不仅仅是一种为高炉提供动力的能源,因为它可以通过电力和可再生能源发挥重要作用的能源组合来实现,而是关于钢铁的实际生产。

  对氢的推动将来自重工业,而不是运输业

  为什么氢似乎是这些行业脱碳的唯一可能途径?最好的例子是碳钢,这是最常见的,主要用于建筑。

  钢铁是通过将铁矿石与焦炭(一种煤)混合,并将混合物加热到1600°C左右的温度来获得的。这样,铁就从构成它的其他成分中分离出来,得到了比普通铁强得多的钢。

  以颗粒的形式生产铁矿石和生产焦炭会产生大量的二氧化碳。例如,为了得到焦炭,烟煤被加热到500到1100摄氏度的高温。

  在这个过程中,得到一种由90%到95%的碳组成的燃料。一旦这些碳被用作钢铁制造的燃料,它们中的绝大部分将以二氧化碳的形式释放到空气中。

  正是在这个制造过程中,氢开始发挥作用。不是将铁与焦炭混合以去除氧,而是加入可再生来源的氢,从而获得所需的钢(水作为副产物)。这就是所谓的绿色钢铁。

瑞典HYBRIT工厂使用的传统钢铁制造工艺与绿色钢铁工艺的对比

瑞典HYBRIT工厂使用的传统钢铁制造工艺与绿色钢铁工艺的对比(来源:HYBRIT)

  到目前为止,几乎所有关于钢铁行业脱碳的建议都集中在绿色氢的使用上,无论是在调理铁矿石还是在实际金属生产中,无论是钢还是铝。

  换句话说,如果钢铁行业要脱碳,就必须使用绿色氢。到目前为止,它还没有真正重要的替代品,不像交通运输行业,它也可以依赖电动汽车,无论是电池驱动的还是燃料电池驱动的。

  目前,绿色氢的成本过高,因为它的产量还微不足道。从纳米比亚到西班牙,为了满足未来全球对绿色氢的需求,已经启动了几个项目。

  但是,如果钢铁、水泥、化学等重工业大规模采用绿色氢,它的价格将大幅下降。仅在钢铁行业,预计到2050年,每年将为这些目的分配1.2亿吨绿色氢。

  目前使用不可再生氢的行业,如化肥生产,也是最需要绿色氢的行业。据估计,到2050年,全球每年将需要大约5000万吨。

  大多数工业大国都认为这将成为事实,因为这些行业别无选择!

  (原文来自:燃料电池工程 全球氢能网、新能源网综合)

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