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為什么幾乎所有的工業大國都押注于綠色氫?

   2023-08-21 11610
核心提示:據估計,到2050年,全球每年將需要大約5000萬噸

氫,或者說綠色氫。雖然對一些人來說,它只是煙霧,但對另一些人來說,它是解決所有排放問題的靈丹妙藥。事實可能介于這兩個前提之間,但不可否認的是,世界主要工業大國正在促進其發展。  

從中國到歐洲,包括日本,每個國家都有巨大的投資計劃來推廣它的使用。為什么氫被視為使我們的經濟脫碳的最有希望的解決方案之一?  

一般來說,脫碳問題往往是從汽車和運輸的角度來看待的。從根本上說,這是正常的。根據歐洲環境署的一份報告,交通運輸約占歐盟二氧化碳排放總量的四分之一(2019年數據),其中71.7%來自公路運輸。換句話說,它是二氧化碳排放的主要貢獻者之一。但它不是唯一的。  

在公路運輸中使用氫是一個潛在的解決方案,無論是在帶有燃料電池的電動汽車、公共汽車還是卡車上。然而,這并不是所有工業大國都滿懷希望地看待氫能源的主要原因。還有其他的原因,每天都在我們眼前,比如化學工業、鋼鐵或水泥。  


根據日本(氫的最大支持者之一)委托國際能源署(IEA)的一份報告,這種元素提供了一系列大型二氧化碳排放行業脫碳的途徑,例如長途運輸、化工和煉鋼,這些行業的大幅減排已被證明具有挑戰性。  

與此同時,這是任何經濟體的三個關鍵行業,因為它們幾乎影響到一個國家整個財富創造的范圍。即使是一個沒有強大的化學或鋼鐵工業的國家,也要依靠這些部門才能使它擁有的其他部門正常運作。  

從紡織品到航空,化工行業對幾乎所有制成品都至關重要。包括建筑和汽車在內的許多行業都依賴于鋼鐵工業。同時,這些行業要避免碳排放也非常具有挑戰性。

以鋼鐵行業為例,其對全球二氧化碳排放量的貢獻非常大。根據Carbon Brief發表的研究,鋼鐵行業的二氧化碳排放量占全球的11%。事實上,報告指出,全球僅553家傳統鋼鐵廠的二氧化碳排放量就占二氧化碳總排放量的9%。在歐洲,鋼鐵行業的排放量占整個大陸總排放量的7%。  

所有這一切都是由于該行業使用大量的化石燃料,特別是焦煤,用于生產鋼鐵。  

此外,國際能源署預測,到2050年,全球鋼鐵產量將增加三分之一。因此,對鋼鐵進行脫碳與對交通運輸進行脫碳同樣重要。鋼鐵行業面臨的挑戰是在生產過程中找到碳的替代品。  

我們談論的不僅僅是一種為高爐提供動力的能源,因為它可以通過電力和可再生能源發揮重要作用的能源組合來實現,而是關于鋼鐵的實際生產。

為什么氫似乎是這些行業脫碳的唯一可能途徑?最好的例子是碳鋼,這是最常見的,主要用于建筑。  

鋼鐵是通過將鐵礦石與焦炭混合,并將混合物加熱到1600°C左右的溫度來獲得的。這樣,鐵就從構成它的其他成分中分離出來,得到了比普通鐵強得多的鋼。  

以顆粒的形式生產鐵礦石和生產焦炭會產生大量的二氧化碳。例如,為了得到焦炭,煙煤被加熱到500到1100攝氏度的高溫。  

在這個過程中,得到一種由90%到95%的碳組成的燃料。一旦這些碳被用作鋼鐵制造的燃料,它們中的絕大部分將以二氧化碳的形式釋放到空氣中。  

正是在這個制造過程中,氫開始發揮作用。不是將鐵與焦炭混合以去除氧,而是加入可再生來源的氫,從而獲得所需的鋼(水作為副產物)。這就是所謂的綠色鋼鐵。


瑞典HYBRIT工廠使用的傳統鋼鐵制造工藝與綠色鋼鐵工藝的對比

到目前為止,幾乎所有關于鋼鐵行業脫碳的建議都集中在綠色氫的使用上,無論是在調理鐵礦石還是在實際金屬生產中,無論是鋼還是鋁。  

換句話說,如果鋼鐵行業要脫碳,就必須使用綠色氫。到目前為止,它還沒有真正重要的替代品,不像交通運輸行業,它也可以依賴電動汽車,無論是電池驅動的還是燃料電池驅動的。  

目前,綠色氫的成本過高,因為它的產量還微不足道。從納米比亞到西班牙,為了滿足未來全球對綠色氫的需求,已經啟動了幾個項目。  

但是,如果鋼鐵、水泥、化學等重工業大規模采用綠色氫,它的價格將大幅下降。僅在鋼鐵行業,預計到2050年,每年將為這些目的分配1.2億噸綠色氫。  

目前使用不可再生氫的行業,如化肥生產,也是最需要綠色氫的行業。據估計,到2050年,全球每年將需要大約5000萬噸。


 
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