氢能有望掀起能源革命——但需先攻克两大难题
以法国为例,到2035年部署8.8吉瓦的电解产能,可使法国的化石燃料年消耗量减少6%。
提到氢能,人们常常会想到科幻梦想,或是遥远的未来。但欧洲正在努力,要让氢能真正成为当下能源转型的一部分。为了实现整个大陆的脱碳目标,各方都在争分夺秒。不仅要建设大规模的新氢能生产设施,还要打造连接生产地与需求地的全套基础设施。如果欧洲能做对这件事,氢能确实有可能重塑我们为工业和重型交通提供动力的方式——而且是以清洁的方式。
一个古老的梦想,焕发现代潜力
儒勒·凡尔纳在1874年的小说《神秘岛》中写道:
"是的,朋友们,我相信总有一天,水会被当作燃料使用。构成水的氢和氧,无论是分开使用还是共同使用,都将提供一种取之不尽的热能和光能来源,其强度是煤炭无法比拟的。"
这句话堪称预言。因为大约150年后,NASA确实开始用液态氢为火箭提供动力。
如今,氢已经不只是太空任务的燃料。作为一种能源载体,它正打开广阔的前景:补充电力、帮助工业脱碳、为部分重型交通工具提供动力。但前提是——而且是个不小的前提——我们要能在不依赖化石燃料的情况下,大规模生产氢气;还要能把它安全、持续地储存和运输到数百英里之外。(说起来轻巧。)
氢气家族的"色彩"
我们常听到氢气的各种"颜色"。这倒不是科学家真的发明出了霓虹粉色的燃料,而是用颜色来区分生产方式。在法规中,通常把氢气分为"含碳氢"和"脱碳氢"两大类。
从历史上看,氢气大多是用化石资源制取的,尤其是天然气。具体做法是甲烷蒸汽重整:高温蒸汽与甲烷发生反应,生成混合气体,再从中提取氢气。这种被称为"灰氢"的产品,目前仍占全球产量的95%——主要是因为便宜。经济上划算,但对环境并不友好,因为它会释放大量二氧化碳。因此,灰氢被归入"含碳氢"一类。
"蓝氢"的生产方式类似,但多了一道工序:把释放出来的二氧化碳捕获并封存,从而大幅降低排放。这让蓝氢成为"低碳"产品,属于"脱碳氢"家族。
另一条主要路线,是利用电力分解水。把水(H₂O)分解成氢气(H₂)和氧气(O₂),这个过程叫电解。如果电力来自风能、太阳能等可再生能源,产出的就是"绿氢"。如果电力来自核能,就叫"粉氢"。这两种都属于脱碳氢。
一场跨越国界的基础设施挑战
据国际能源署(IEA)介绍,目前氢气主要在生产地或其附近用于工业用途。但随着新市场的出现,IEA强调,"有必要发展运输基础设施"。
如果只是小批量、短距离运输,用卡车或拖车装载压缩气体就够了。但要实现大批量、常态化的运输,IEA认为氢气管道才是长距离运输中最高效、最经济的方式。
管道网络能够确保稳定供应,也能加强生产地与消费地之间的联系。在法国,这一构想体现在HY-FEN项目中——由当地天然气运输运营商NaTran牵头打造的国家级氢能"主干网"。该项目计划研究一条长约820公里(约510英里)的管线,从法国南部马赛附近的福斯滨海,一直延伸到德国边境的摩泽尔地区,途经法国五个大区。规划运输能力为每年200万吨氢气,目标是在2032年投入商业运营。
HY-FEN沿线还将连接多个重要的储氢设施。比如在法国东南部,阿尔卑斯-上普罗旺斯省的马诺斯克储氢站,就将帮助保障福斯滨海附近工业用户的供应。除此之外,HY-FEN还将成为未来欧洲氢能网络的重要一环,把伊比利亚半岛、法国,乃至日后的德国等地连接起来。
令人意外的实际经济效益
这一切究竟能带来多大影响?法国氢能行业协会(France Hydrogène)与BDO咨询公司近期的一项研究估算:到2035年,部署8.8吉瓦的电解产能,可使法国的化石燃料年消耗量减少6%,并可将其对外能源支出削减相当于64亿美元(按2024年汇率折算,约合59亿欧元)。这个数字,恐怕连最见多识广的能源分析师都会为之一惊。
氢能或许起初只是一个远见者的梦想,但它正迅速成为欧洲能源版图走向更清洁、更互联互通的关键支点。不过,这个未来能否实现,取决于能否攻克两大难题:如何实现大规模清洁生产,以及如何安全高效地把氢气运送到需要的地方。让我们拭目以待——无论是字面意义上,还是引申意义上。
