绿色氢能：需慎重对待的机遇
2023年联合国气候变化大会(COP28)于本周四在迪拜召开。有助于减少工业和重型运输排放的绿氢能源是本次峰会的焦点之一。然而，瑞士意大利语区大学(USI)的研究员亚历山德拉·莫茨(Alessandra Motz)指出，作为可再生燃料，绿氢的发展正面临不小的挑战。因此，在其应用方面进行谨慎的评估不可或缺。
近年来，氢能在能源转型议题上获得了大量关注。特别是在那些无法仅依赖电力的行业中，氢能源扮演的角色不容小觑。譬如，氢气可为玻璃的生产或飞机和船舶的运行提供热能。目前，人们虽可通过多种方式制造氢气，但不同的生产途径也将在温室气体排放方面产生不同的影响。当氢气通过可再生电力被制造出来时，人们称之为“绿氢”。和过去相比，当下由太阳能和风力发电站提供的电能在价格上具有极大的优势，这也令人们对绿氢的发展前景十分看好。
通过燃烧化石原料获取的“灰氢”作为生产成分时常参与一些工业及精炼过程。而取代在碳排放方面遭人诟病的“灰氢”则是绿氢作为可再生燃料最直接的发展目标。据2018年一项研究估计，氢能源在瑞士的应用相当有限，年消耗量仅在1万3千吨左右。然而，该能源于2021年在全球范围内的消耗已高达9400万吨。值得思考的是，面对规模如此庞大的氢能源应用，低碳排产品占比却尚不足1%。
氢能是种零碳燃料，能被用作电池来储存可再生能源。其挑战在于能够以可盈利方式从地下开采，或是使用可再生能源以可接受的价格大量生产。氢能也是11月20日至12月12日在迪拜举行的2023年联合国气候变化大会(COP28)的主要议题之一。这个系列文章旨在探讨氢能的潜力和局限性，以及科学和工业在寻找未来绿色燃料中的作用。
在新兴科技的加持下，氢能源得以利用。这类科技虽发展迅猛，但同时也给有效利用氢能的实际可能性带来了不确定性。事实上，在某些能耗领域，直接利用电力可能比使用绿氢更为方便。以重型陆路运输为例，部分经验表明，氢能火车、甚至氢能卡车的使用成本将高于预期。
此外，鉴于电动汽车的快速成功，氢燃料电池汽车似乎也只能占据剩余的市场份额。然而，在航空和海上运输方面，无论是作为单独能源，还是作为合成燃料的组成部分(当下的合成燃料已可与传统燃料进行混合)，氢能似乎表现出了更好的发展前景。
从环境与经济的角度出发，在生产绿氢的同时，如何保证可再生电力的其它更有利用途不受破坏？这是如今人们面临的主要挑战。目前，瑞士、欧洲和世界范围内可再生能源的增长尚不足以保证零排放电力的供应，而仍被视为优先选项的清洁电力也正处于向直接用途这一目标迈进的过渡阶段。在不妨碍该进程的前提下，为氢能的研究和投资创造有利条件显得尤为重要。
“如今面临的主要挑战是，在生产绿氢的同时，如何保证可再生电力的其它更有利用途不受破坏。”
由于氢本身并非能源，而是一种能量载体，因此在其用途方面，人们必须进行慎重的评估。例如，来自于太阳能发电站的多余电力可用来生产绿氢。在发电站无法满足供应需求的特定时期内，这些被储存起来的绿氢将发挥作用。实质上，人们可将氢当作一种特别的“电池”进行使用。该“电池”可在夏季的时候存储电力，再在冬季时将这些电力重新释放出来。尤其对于瑞士而言，氢的这种用途或将产生重大意义。
然而，上述操作所需的成本十分高昂。究其缘由，一方面与两次转化造成的能量损失有关(流程效率据估测仅在25%到30%之间)，另一方面则归结于氢气的存储费用及相关的运输成本。此外不可忽视的是，只有在夏季产生大量可再生电力盈余的前提下，氢作为“电池”的特殊用途才能得以实现。
在氢产品方面，为绿氢赋予一个明确的定义对于瑞士来说相当重要，而该定义则需尽可能地与欧盟采用的绿氢定义保持一致。这不仅有利于开展跨境贸易，也有益于在面对进口氢产品的可持续性问题时对瑞士的消费者进行保护。
在发展新型基础设施的议题上，为创建一条具备竞争力且高效的供应链，我们有必要了解瑞士及其它国家对绿氢的需求状况。在经历过本地化集群发展的初始阶段后，一些天然气管道(例如瑞士的Transitgas管道)将在用途调整的基础上与部分天然气储存地点和再气化终端合作，从而实现以合理的成本运输氢气。然而，避免规模过大或背离瑞士及全球能源目标与脱碳原则的投资亦十分重要。
以低成本生产绿氢并将其出口至高回报市场？这样的可能性无疑也为目前众多致力于碳氢化合物开采的国家提供了一个难得的发展契机，同时亦将加速能源多元化及转型的进展。鉴于地缘上的接近以及可调整用途的天然气基础设施的存在，对于东欧和北非的一些国家而言，与瑞士和欧盟建立合作关系无疑是一个明智之举。另一方面，绿氢也是帮助天然气产业参与到能源转型过程中来的有力工具。借此，该产业将有机会一边持久使用现有的基础设施，一边凭借其专有技术为能源转型作出贡献。
在谨慎对待的前提下，绿氢将有可能成为平衡能源转型利弊的重要砝码。该重要性在饱受碳氢化合物经济制约的产业和国家里尤为突出。绿氢的未来发展路径虽不十分明朗，一定程度上的平衡局面也有待建立，但无论如何，作为洁净的可再生燃料，绿氢值得我们为之付出努力。
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