德国科学院最新研判，天然氢是不是下一座能源金矿
地下的氢，正在变成新故事？
从德国科学院最新研判，看“天然氢”到底是不是下一座能源金矿
4月14日，德国科学院体系旗下能源未来倡议ESYS发布了一份新的立场性文件，题目是《地质氢——一座被低估的能源来源？》。
这份文件的发布，说明一个原本还偏冷门的话题，正在进入更主流的能源与政策视野：天然氢，也就是常被称作“白氢”的那类地下天然形成的氢气，是否可能像天然气一样被勘探、开采，并成为未来低碳能源体系的一部分？
围绕这个问题，德国国家科学院利奥波第那科学院、德国工程院acatech以及德国科学院联盟联合发声，给出的态度并不激进：天然氢确实值得重视，但现在还谈不上“确定性机会”。
他们想回答几个更现实的问题：
地球里究竟有没有足够多、能够经济开采的天然氢？
这类资源该怎么找、怎么采？
它真正有价值的应用场景，又会在哪里？
这份文件的共同作者之一，是弗兰克·兹瓦恩博士。2022年至2025年间，他曾在德国亥姆霍兹地学研究中心GFZ从事相关研究，重点关注天然氢形成以及潜在储层形成所需的地质条件。目前，他在瑞士洛桑大学从事博士后研究，同时也是GFZ地球动力学建模部门的客座科学家。
这份报告给出的核心判断很清楚：关于天然氢，仍有大量开放性问题，科研需求也很高。即便未来进展顺利，它更可能先在局部、分布式场景中为能源转型作出贡献，而不是一下子变成全球能源格局的颠覆者。
报告提炼出的几个重点可以概括为：
第一，目前仍不清楚地下到底是否存在足够规模、能够经济开采的天然氢资源。
第二，天然“白氢”理论上有可能比“绿氢”更便宜，但它更像一种补充，而不是足以改变全局的超级变量。
第三，从现实应用看，本地化、分布式利用场景似乎最有前景。
第四，如果要让这个领域真正往前走，既需要更明确的勘探与开采法律框架，也需要更有针对性的科研支持。
与此同时，在2026年柏林能源日线上会议期间，ESYS还于（德国当地时间）4月15日下午安排了一场专题线上讨论会，对这份立场文件进行介绍和讨论。会议是网上报名，免费参加的。
从这个动作本身也能看出来，天然氢虽然还处在“科学上值得认真研究、产业上尚未真正证实”的阶段，但它已经不再只是实验室和地质学家的小众议题，而是开始进入政策、产业和能源战略讨论的桌面。
那么，天然氢到底是什么？它为什么突然火了？它真有可能成为下一种重要能源吗？
下面，我们就把这个问题拆开来看。
地质氢：一座被低估的能源宝库？
要实现气候中和的能源体系和工业体系，全球需要大量低碳氢气。可是，绿氢和蓝氢的发展进度，至今都比外界原先期待得更慢。正因如此，另一类氢源正在越来越多地进入视野——地质氢。
所谓地质氢，主要包括两种形式。
第一种，是天然氢，也被称为白氢或金氢。它指的是来源于地质过程的分子氢。这类氢气会在地下自然生成，比如某些岩石与水发生反应时，就可能产生氢气。在合适的地质条件下，这些氢气还可能在地下储层中聚集起来。
天然氢受到广泛关注，很大程度上是因为马里布拉凯布古村附近的一处氢资源发现。那是目前已知首个实现天然氢开采并用于发电的地点。自那以后，相关科研论文数量明显增加，越来越多初创企业和大型能源公司也开始探索这一资源的潜力。如今，法国、西班牙、芬兰、美国、加拿大、澳大利亚、中国和俄罗斯等国，已经发放了相关勘探许可。
第二种，是刺激型氢，也被称为橙氢。它的思路与天然氢不同。不是去寻找已经自然形成的地下氢气聚集体，而是通过人为方式在地下触发反应，比如向富铁岩层中注入水或催化剂，在地下生成氢气，再从回流流体中提取出来。
不过，这一方向目前仍主要停留在实验室研究阶段，距离商业化应用大概率还有数十年时间。也因此，本文重点讨论的，仍然是天然氢。
虽然这个话题近年来在地球科学领域越来越热，但在能源工程、能源系统分析和能源经济学领域，它还没有获得同等程度的关注。在公众层面，它的存在感也依然有限。
但即便如此，多个国家的政策制定者已经对它表达出较高期待。欧盟ESPAS系统在《2024全球趋势报告》中就提出，开发天然氢资源“有可能带来未来的能源革命”。相比之下，德国在政策和科研层面对天然氢的关注，目前仍相对有限。
这份由德国科学院能源系统未来计划ESYS发布的研究综述，旨在梳理当前关于地质氢的科学认知，指出其中的关键不确定性，并评估天然氢在能源转型中的潜在角色。其结论基于对国际专家的访谈以及专题研讨会成果。
天然氢是怎么形成的？
在地球深部，多种化学反应都能生成氢气。但要让这些氢气真正成为可以利用的资源，还必须满足一个关键条件：它们不仅要生成出来，还要能够在合适的岩层中聚集，并且在迁移过程中尽量不流失。
从形成到最终可能被开采出来，这个过程大致可以分为四个环节：
氢气生成
迁移
聚集
开采
天然氢聚集体的形成，其实是一个非常复杂的过程。从地下深处的生成，到最终是否能够被人类开发，中间涉及多重地质条件的配合。
进一步来看，目前大多数专家认为，有两类非生物过程，是最重要、也最有可能形成可开采天然氢资源的来源。
哪里在寻找天然氢？
能够生成氢气的岩石类型，其实广泛分布在世界各大洲。过去几年里，全球相关勘探活动明显升温。
不过，早期的资源分布图，大多依赖于已记录的氢气显示。问题在于，直到几年前，人们还没有真正有针对性地寻找天然氢。因此，很多数据其实来自石油、天然气或矿产勘探过程中顺带采集的气体样本。
这带来了一个很大的问题：一些本来很有希望的区域，可能因为缺乏专门数据而被忽视。更重要的是，在多数情况下，公开数据只报告氢气浓度，而较高浓度本身，并不能证明地下存在大规模聚集，也不能说明它具备经济开采价值。
近来，这个领域正在发生一个重要转变：从“事后记录型制图”走向“预测型制图”。新的方法会综合地质、地球物理数据，以及关于氢气形成、迁移路径和聚集机制的模型，来预测更有潜力的区域。
欧盟委员会也已经发布招标，计划对欧盟范围内的天然氢资源进行系统制图。
但归根到底，天然氢勘探最终会不会成功、会在哪些地区成功、又会在什么时候取得突破，现在都还没有定论。即便真的发现了地下聚集体，它们是否具有经济性，也不仅取决于地质条件，还取决于其他很多现实因素。
天然氢有哪些可能的应用场景？
如果天然氢能够与其他高价值资源实现联合开发，或者能够避免高成本长距离运输，那么它的经济可行性会显著提高。
考虑到大规模氢气管网的建设还需要很多年，而未来发现的天然氢资源可能也多为中小型储量，因此，短期内最被看好的方向，并不是大规模集中供应，而是分布式、本地化利用。
目前比较受关注的几类应用场景包括：
氢与氦联合开采
矿区自供能
氢与地热联合开发
氢与氦联合开采
氦气是一种惰性气体，广泛应用于医疗、科研和半导体制造。它属于不可再生资源，目前最常见、具备商业可行性的来源仍是与天然气伴生开采。根据美国地质调查局数据，2025年全球氦气产量约为1.8亿立方米。
氦气常常与氢气共同出现，因为二者都可能是辐射分解反应的产物。比如，美国堪萨斯一个项目报告显示，采出气体中氢气占92%，氦气占3%；南澳大利亚一个项目则报告氢气占86%，氦气占6.8%。
从经济角度看，这两种高价值气体若能联合开采，当然是理想方案。但现实是，如何高效分离这两种气体，至今仍是一个技术难题。
这件事为什么不能过度乐观？
地质氢之所以吸引人，是因为它给人一种很强的想象：如果地下真的存在可以低成本开采的天然氢资源，那么未来氢能的成本曲线，可能会被彻底改写。
但问题是，真正关键的部分，现在几乎都还没有被证实。
第一，可开采储层是否存在，仍未被真正证实
到目前为止，全球还没有发现任何一个大规模、具备明确商业开采价值的天然氢储层。
虽然地下氢气的生成机制相对已经比较清楚，但围绕氢气如何在地下迁移、是否以及在哪里能形成足够规模的聚集、又有多少会被微生物消耗掉，仍然存在很大的知识空白。
此外，目前相当一部分公开数据都来自企业报告，而不是经过同行评审的学术研究，这也让独立评估变得更加困难。
不过，大多数专家依然认为，可开采的天然氢储层很可能是存在的。而一旦真正发现这样的储层，将成为整个行业最重要的里程碑。
第二，短期内最现实的贡献，可能是分布式应用
如果未来发现了具有经济价值的天然氢储层，其生产成本将高度依赖具体地点条件，比如产量、氢气浓度、埋深以及距离用户的远近等。
在有利条件下，天然氢的成本有机会与其他低碳氢源竞争。
但从现实角度看，专家们普遍认为，天然氢短期内最可行的应用，不是成为全球氢经济的支柱，而是用于分布式能源场景，例如偏远矿区的本地供能，尤其是在那些氢气资源和矿产资源共同赋存的地区。
换句话说，天然氢更可能成为能源转型中的一个拼图，而不是单独改变全局的“终极答案”。
第三，不能把希望寄托在天然氢上，而忽视其他转型路径
在目前这种高不确定性的背景下，不能默认天然氢一定会成为实现气候中和的重要支柱。
绿氢和电气化，仍然必须继续推进，不能因为天然氢的想象空间而被干扰。
只有在未来真正证实存在大规模、经济可采、且环境影响可接受的天然氢储层之后，它才适合被纳入长期能源转型战略，作为补充性选项来考虑。
接下来最该做什么？
德国这份最新立场文件给出的方向，其实很务实。不是急着神化天然氢，而是先把几个基础问题补上。
- 明确天然氢的法律地位
在很多国家，现行法律并没有明确允许天然氢的勘探和开采。
以德国为例，2026年4月起，随着《氢能加速法》生效，氢和氦被认定为“无主矿产资源”，这意味着企业在勘探时不再需要取得土地所有者同意。这样一来，可以明显降低勘探公司的成本和行政负担。
- 加大科研投入，填补关键知识空白
通过公共资金支持地质氢系统研究，可以为政策制定提供更扎实的科学依据。
当前最需要的独立、高质量数据，主要集中在几个方面：地下迁移路径、微生物消耗机制，以及如何正确解释现有测量数据。
值得注意的是，这些研究成果不仅对天然氢勘探有价值，对地下储氢技术同样重要。而地下储氢本身，就是一项无论天然氢能否成功，都对未来能源系统具有意义的关键技术。
- 严格评估环境影响
天然氢并不天然等于“零碳”或“气候中和”。
要判断它是否真的是一种低碳能源，必须开展完整的生命周期评估。尤其是在天然氢与甲烷共同存在的情况下，甲烷这种强温室气体可能会显著拉低整体气候表现。
此外，氢气泄漏带来的间接气候影响，目前也还没有被充分理解。
如果天然氢未来想被认定为符合欧盟可再生能源指令意义上的低碳燃料，就必须对其气候足迹进行非常谨慎的评估。
现有初步估算显示，高浓度天然氢资源的气候足迹，可能与绿氢接近。但这一结论高度依赖具体地点条件，还需要更多研究进一步验证。
结语：它也许重要，但现在还不是答案
天然氢真正吸引人的地方，不只是它可能便宜，也不只是它可能低碳，而是它让人们看到，在绿氢、蓝氢之外，地下也许还埋着另一条氢能路径。
这条路径并非空想。它已经有了实际发现，也在多个国家引发了勘探热潮，甚至开始进入主流政策讨论。
但至少从当前阶段看，它更像是一种“值得认真验证的潜力”，而不是一项已经成熟、可以立刻改写能源格局的现实资源。
德国科学院体系这次释放出的信号，其实很值得玩味：天然氢不该被忽视，但也绝不能被神化。
它最有可能的未来，不是突然取代绿氢，而是在某些特定地区、特定场景中，成为低碳能源体系的补充项。真正决定它命运的，不是概念热度，而是接下来几年里，能不能拿出经得起验证的储层发现、可靠的环境评估，以及说得通的商业模式。
所以，对天然氢最理性的态度，也许既不是追捧，也不是唱衰，而是继续勘探，继续研究，继续验证。
如果未来地下真的能找到成规模、可持续、可经济开采的天然氢资源，那它当然可能成为能源转型中一块很有分量的拼图。
但在那之前，绿氢、电气化，以及其他已经被证明有效的低碳路径，仍然是当下最不能耽误的主线。
参考信息
原标题：Impulspapier und Online-Diskussion zu den Potenzialen von natürlichem Wasserstoff
原始发布机构：GFZ / ESYS相关联合信息
原始论文信息：
Erlach, Berit / Borgmann, Miriam / Achtziger-Zupančič, Peter / Fischedick, Manfred / Klitzke, Peter / Pittel, Karen / Renn, Jürgen / Zwaan, Frank:
《Geologischer Wasserstoff – eine unterschätzte Energiequelle?》
ESYS “Energiesysteme der Zukunft” 系列，2026
DOI: 10.48669/esys_2026-2