彭博新能源財(cái)經(jīng)創(chuàng)始人邁克爾·列布雷奇(Michael Liebreich)日前發(fā)表了一篇文章，題目是：The Unbearable Lightness of Hydrogen(氫的不可承受之輕)，摘要如下：
兩年前，彭博新能源財(cái)經(jīng)發(fā)表了我的關(guān)于氫能的文章。在氫能供應(yīng)方面，我持樂觀態(tài)度：隨著時(shí)間的推移，綠色氫(由可再生能源生產(chǎn))將比藍(lán)色氫(由天然氣生產(chǎn)，但碳捕獲)便宜，最終比灰色氫(由沒有碳捕獲的天然氣生產(chǎn))便宜。在需求方面，我比較懷疑。雖然清潔氫氣將需要在工業(yè)中的許多使用情況下脫碳，并且可能用于長(zhǎng)期儲(chǔ)能，但作用也有限。如果我當(dāng)時(shí)的意圖是為氫能熱注入一些冷靜考慮的話，我顯然失敗了。這兩年關(guān)于氫的宣傳變得越來越夸張。
樂觀情緒
據(jù)游說團(tuán)體氫能委員會(huì)(Hydrogen Council)援引麥肯錫報(bào)告稱，預(yù)計(jì)氫能為全球?qū)崿F(xiàn)凈零排放所需的減排貢獻(xiàn)超過20%。德國總理奧拉夫·朔爾茨稱氫是“未來的燃?xì)?rdquo;，將“帶來巨大繁榮”。日本首相岸田文雄宣布，“轉(zhuǎn)向和發(fā)展氫社會(huì)對(duì)實(shí)現(xiàn)脫碳至關(guān)重要。”，今年，英國能源大臣干脆稱氫氣為無所不能的“銀色子彈”。
我們看到公共資金開始注入。歐盟已經(jīng)批準(zhǔn)了其2020年氫能戰(zhàn)略承諾的4300億歐元中的前130億歐元，目前正在努力建立“氫能銀行”。美國《通脹削減法案》(IRA)為綠氫提供十年退稅(3美元/公斤)，補(bǔ)貼將超過生產(chǎn)成本本身。
氫進(jìn)口作為主要工業(yè)化經(jīng)濟(jì)體脫碳的一種方式的想法極具吸引力，以至于德國和日本都將其作為其脫碳戰(zhàn)略的核心。日本首相岸田文雄再次表示：“日本的目標(biāo)是通過在擁有豐富可再生能源和海上運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施的國家以低成本批量生產(chǎn)氫氣，實(shí)現(xiàn)國際氫氣供應(yīng)鏈的商業(yè)化。” 朔爾茨總理正在推動(dòng)氫進(jìn)口，認(rèn)為這不僅是德國經(jīng)濟(jì)脫碳的一種方式，也是俄羅斯天然氣的替代品。
氫的不可承受之輕
今年2月，川崎重工(Kawasaki Heavy Industries)的Suiso Frontier運(yùn)載著世界上第一批來自澳大利亞的液態(tài)氫貨物抵達(dá)日本神戶。這一重大事件是否如新聞報(bào)道所示，預(yù)示著液態(tài)氫貿(mào)易新世界的開始?不會(huì)。不說5億澳元(3.34億美元)的項(xiàng)目成本，也不說船上大部分氫氣是由煤炭制成的事實(shí)， Suiso Frontier號(hào)運(yùn)載的1250立方米氫氣僅占一艘大型液化天然氣運(yùn)輸船的0.2%。
氫氣具有非常好的重量能量密度——每單位重量攜帶的能量。根據(jù)這一衡量標(biāo)準(zhǔn)，氫比柴油、汽油和噴氣燃料高出約三倍，液化天然氣高出2.7倍——這就是為什么這是一種優(yōu)秀的火箭燃料。然而，氫氣的體積能量密度非常低，即每單位體積攜帶的能量。一立方米的水重達(dá)1000公斤;但一立方米氫氣只有71公斤重。
按體積計(jì)算，氫氣的能量密度是航空煤油的四分之一，僅為液化天然氣的40%。由于船只數(shù)量有限(由于蘇伊士運(yùn)河、巴拿馬運(yùn)河等瓶頸)，這不可避免地意味著更長(zhǎng)的運(yùn)輸行程。即使川崎重工要將其氫運(yùn)輸船的規(guī)模擴(kuò)大到與液化天然氣貨輪相同的規(guī)模，它也需要交付2.5次，才能運(yùn)送與一批液化天然氣相同的能量。顯然，2.5倍的旅行將花費(fèi)2.5倍的費(fèi)用。
液態(tài)氫運(yùn)輸船將不可避免地比液化天然氣運(yùn)輸船更昂貴。液態(tài)氫的溫度需要-253℃，所有管道、閥門、泵和儲(chǔ)罐都必須抗氫脆。由于液態(tài)氫比液化天然氣更冷、更輕，因此液態(tài)氫船在途中的蒸發(fā)量將多達(dá)九倍，除非增加更多的隔熱層或復(fù)雜的低溫循環(huán)系統(tǒng)。總的來說，氫貿(mào)易海運(yùn)部分的成本約為每單位能源液化天然氣成本的四倍。
但這只涉及海運(yùn)部分，還有液化和再氣化。
氫的液化是一個(gè)非常消耗能量的過程，由于氫物理特性的“怪癖”而變得復(fù)雜——比如它的負(fù)焦耳-湯姆遜效應(yīng)(不像大多數(shù)氣體，氫膨脹時(shí)會(huì)變熱，壓縮時(shí)會(huì)變冷)和鄰位異構(gòu)體轉(zhuǎn)化(沒有這種轉(zhuǎn)化，液態(tài)氫會(huì)重新蒸發(fā)，無論絕熱層如何)。氫氣液化過程目前消耗30-40%的能量，而液化天然氣消耗不超過10%。
至于再氣化設(shè)施也比液化天然氣更昂貴，需要在較低的溫度下工作;所有閥門、泵、管道和儲(chǔ)罐必須抗氫脆;并且壓縮機(jī)必須具有更大的容量，因?yàn)榧訅簹錃獗燃訅禾烊粴庑枰嗟哪芰俊W洲國家正在爭(zhēng)先恐后地建造新的接收液化天然氣的接收站，以取代俄羅斯的天然氣，他們建議將這些接收站重新用于接收氫氣或其衍生物。這真是胡說八道。事實(shí)上，使用碼頭和基礎(chǔ)設(shè)施的話，部分配送管道都可以升級(jí)，但70%的設(shè)施都必須報(bào)廢。
液化天然氣的成本大約是管道輸送天然氣的兩倍，但運(yùn)輸液態(tài)氫的成本將是液化天然氣成本的四到六倍。換言之，我們無法依靠進(jìn)口液態(tài)氫為經(jīng)濟(jì)提供動(dòng)力，這不是僅因?yàn)橐?guī)模、技術(shù)、資本成本等因素，而是因?yàn)闈撛诘奈锢硪蛩兀后w積密度、液化溫度以及與其他材料的相互作用。
結(jié)論：經(jīng)濟(jì)地輸送氫氣的唯一途徑是通過管道，忘掉液態(tài)氫吧：它將很難在未來的能源或運(yùn)輸系統(tǒng)中找到任何角色，因?yàn)樗捏w積能量密度低，處理困難，將完全沒有作為商品交易的未來。令人擔(dān)憂的是，在這一過程中，人們將在錯(cuò)誤的氫氣使用案例和錯(cuò)誤的基礎(chǔ)設(shè)施上浪費(fèi)大量資金。比浪費(fèi)錢更糟糕的是，我們還將浪費(fèi)時(shí)間——這是我們所沒有的。
讓我們更聰明一點(diǎn)吧。
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