绿色氢概述
绿色氢气生产涉及使用可再生能源发电的水电解。 电解将水分子分解成氢气和氧气，捕获并储存氢气用作燃料。 可再生能源系统产生的电力使这个过程完全没有碳排放。
为什么需要替代天然气？
天然气主要由甲烷组成，在燃烧时会产生二氧化碳。与汽油的 21% 份额和煤炭的 25% 份额相当，天然气占全球温室气体排放量的 19%。
大约三分之一的温室气体 (GHG) 排放来自使用天然气为我们的房屋供暖。必须解决这一问题，以实现《巴黎协定》的目标，即到 2035 年将温室气体排放量减少 75%，到 2050 年实现净零排放。
绿色氢替代天然气面临的障碍
- 生产成本
绿色氢气的价格大约是天然气的四到五倍。 除了绿色氢气生产的高成本之外，为未来数以千计的独立加氢站建设基础设施也面临着一些挑战。
一个新的氢气管道 络需要大量的前期资本支出，而氢气的特性在管道组件的设计中提出了独特的挑战。 氢气的单位体积能量密度低于所有其他燃料，因此储存和运输到消耗点的成本更高。
利用绿色氢使重工业脱碳将需要大量电力。满足这一需求的唯一方法是加快可再生能源的生产。这将带来重大的基础设施设计挑战，例如优先考虑 H2 管道和输电线路。该天然气行业的扩张将产生重大的监管影响。 为了确保氢基础设施的快速扩张，允许货币化，制定关税结构以鼓励推迟资本支出，并确保系统范围的基础设施规划是必要的。
2. 压缩氢气
压缩气体以经济运输；这是氢分配的主要问题。压缩与天然气相同数量的氢气需要大约三倍的能量。
这种三倍的压缩增加成本很高，并且需要用更大的单元和三倍的吸入排量更换每台压缩机。
3.管道泄漏和反应性
与天然气相比，氢气具有不同的品质；因此，混合到当前管道系统中的氢燃料量是有限的。由于氢是宇宙中最小和最轻的分子，它很容易从管道和旨在运输较大甲烷（天然气）分子的气体 络的其他部分泄漏出来。
氢与不同金属的反应不同。因此，它可以削弱和腐蚀高压气体输送系统中常见的钢制管道。
4.化石燃料的过时性
通过切换到 H2，许多化石燃料资产将变得过时。有必要通过各种财务激励措施重新利用这些大量表现不佳的资产，以防止有害的副作用。
利用天然气生产氢气
蓝色氢气是通过甲烷（天然气）的蒸汽重整产生的。然后在碳捕获技术的帮助下捕获并储存在此过程中释放的一氧化碳。它不是一种完全碳中和的燃料，因为在这个过程中没有捕获所有的碳排放。
绿色氢的最新发展
在过去三年中，绿色氢项目增长了五倍，并且计划到 2030 年有几个项目，估计有 5000 亿美元的融资和补贴。
氢经济在日本、加拿大和欧盟都有官方路线图。 美国能源部的氢气喷射计划旨在到 2030 年达到 1 美元/公斤。 考虑到国家 2060 年的净零排放目标，中国的国有企业已经推出了具有 100 吉瓦电解槽的大型绿色氢气项目。
在德国，正在测试氢能系统作为家庭供暖中天然气的部分替代品，世界上最大的电解生产设施正在建设中。 在英国，科学家们正在努力在天然气管道 络中用 H2 代替甲烷。
H21 试点项目由位于英国利兹的 Northern Gas Networks 准备。该项目的最终目标是城市供暖系统从天然气到氢气的完全能源转换。
绿色氢能的未来
氢气在发电厂和工业中有着悠久的历史。
自 19 世纪初以来，这种气体已被用于汽车、飞艇和航天器燃料电池。 全球经济的脱碳，一个无法持久的发展，将提升氢的重要性。 政府和行业必须共同努力，为投资者铺平道路。
编译自：azocleantech.com
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