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绿色氢能：清洁能源的未来

3060 · 公众号 · · 2025-01-04 11:29

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当今世界，对清洁和可持续能源的需求比以往任何时候都更加迫切。气候变化、日益严重的污染以及对能源独立的需求都是我们面临的关键问题。绿色氢气是应对这些挑战的最有前途的解决方案之一。但究竟什么是绿色氢能，为什么它被誉为清洁能源的未来？

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什么是绿色氢气？

绿色氢气是利用太阳能、风能或水电等可再生能源电解水产生的氢气。这一过程利用清洁能源产生的电能将水（H ₂ O）分离成氢（H ₂ ）和氧（O ₂ ）。由此产生的氢燃料在使用时不会产生碳排放，是实现全球去碳化目标的重要组成部分。

与使用化石燃料生产并释放有害温室气体的灰色氢气相比，绿色氢气在整个生产过程中都是完全清洁的。这种环保方法使绿色氢气成为应对气候变化的关键角色。

氢作为未来的清洁能源为何重要？

燃料是一种可以 “燃烧 ”以提供有用能量的化学物质。燃烧通常意味着燃料中元素之间的化学键被打破，氢气与氧气（通常来自空气）发生化学结合。

多年来，我们一直使用煤炭、天然气等为家庭和企业供暖，并用于发电站发电。在英国，目前 85% 的家庭和 40% 的电力依赖天然气；在美国，47% 的家庭和 36% 的电力依赖天然气。甲烷是来自油气田的 “天然气 ”的主要成分。我们一直在使用天然气，因为它是一种现成的资源，成本效益高，而且是煤炭的清洁替代品--煤炭是最易产生污染的化石燃料，而我们一直依赖煤炭取暖和发电。

天然气燃烧后可提供热能。但是，与水同时产生的废物是二氧化碳，当二氧化碳释放到大气中时，会导致气候变化。燃烧氢气（或电化学发电）不会释放二氧化碳。

为什么 2024 年对绿色氢能至关重要？

2024 年，随着绿色氢能从实验性和小众应用过渡到主流能源解决方案，它将迎来关键性的转变。绿色氢能技术的最新进展大大提高了其成本效益和可扩展性。随着众多国家和企业将可持续发展放在首位，对清洁氢气的需求正在迅速增加。

根据 BCC Research 的数据，2024 年全球绿色氢气市场价值高达 52 亿美元，预计到 2029 年将达到 381 亿美元，复合年增长率（CAGR）将达到 48.7%。这一显著增长彰显了绿色氢能在推动全球能源转型方面的变革潜力。主要驱动因素包括电解技术的进步、可再生能源成本的下降，以及交通运输、重工业和发电等行业对绿色氢气应用的增加。随着各国努力实现净零排放并加强能源安全，绿色氢能将在全球能源结构中发挥举足轻重的作用。

绿色氢气：全球市场(数据来源于 BCC Research ）

全球绿色氢气市场预计将从 2024 年的 52 亿美元增长到 2029 年底的 381 亿美元，在 2024 年至 2029 年的预测期内复合年增长率 (CAGR) 将达到 48.7%。

绿色氢能的优势

脱碳潜力：绿色氢能的最大优势之一是能够帮助难以电气化的行业实现脱碳。例如，钢铁、水泥和化工等行业，以及航空、航运和长途卡车运输等重型运输行业，都依赖于高温工艺或高密度的能源载体，而电力无法轻易取代这些工艺或载体。绿色氢气既可用作清洁燃料，也可用作生产化学品的原料，从而减少这些行业的碳足迹。

储能和电网平衡：风能和太阳能等可再生能源是间歇性的，这意味着它们并不总是在需要的时候发电。绿色氢气可用作一种能源储存。当可再生能源产量超过需求时，多余的能量可以用来生产氢气。这些氢气可以储存起来，以后用来发电，从而在可再生能源发电量较低时平衡电网。

清洁交通：氢燃料电池为零排放车辆（包括卡车、公共汽车和火车）提供了一种前景广阔的解决方案。与依靠电池充电的电动汽车不同，氢动力汽车可以快速补充燃料，因此非常适合对续航能力和快速补充燃料时间要求较高的应用领域。

环境效益：绿色氢气的生产和使用只排放水蒸气作为副产品，是化石燃料的清洁替代品。随着政府和企业对可持续发展目标的重视，绿色氢气有可能在 2050 年实现碳净零排放方面发挥至关重要的作用。

绿色氢能面临的挑战

虽然绿色氢能潜力巨大，但要实现其广泛应用，必须应对几个挑战：

生产成本高：目前，绿色氢气的生产成本高于灰色氢气，这主要是由于可再生能源和电解设备的成本所致。然而，随着可再生能源成本的不断下降和技术的不断进步，绿色氢气的生产成本有望降低。

基础设施建设：要将绿色氢能完全融入能源系统，需要大量投资来建设基础设施，如氢管道、加气站和储存设施。创建全球氢经济需要政府、行业和能源供应商之间的协调。

能源效率：电解的效率并非百分之百，在此过程中会损失一些能量。找到提高电解和储氢效率的方法对于最大限度地利用绿色氢能至关重要。

绿色氢能的未来

尽管存在这些挑战，但绿色氢能的未来仍大有可为。许多国家，尤其是欧洲和亚洲国家，已经在绿色氢能领域进行了大量投资。例如，欧盟已经制定了雄心勃勃的目标，将扩大氢气生产作为其 “绿色交易 ”的一部分。

此外，大型跨国公司也在研究氢技术并建立合作伙伴关系，以扩大绿色氢气的生产和使用。各国政府和各行各业都认识到氢在实现能源安全、减少排放和创造新的经济机会方面的作用。

结论

绿色氢能代表着一个改变游戏规则的机会，可以让我们过渡到一个更可持续的能源未来。绿色氢气能够使难以消减的行业去碳化、储存可再生能源并为运输提供清洁燃料，因此有可能在应对世界能源挑战方面发挥关键作用。虽然仍有一些障碍需要克服，但对研究、技术和基础设施的持续投资将为绿色氢能的未来铺平道路。随着我们不断创新和推广这项前景广阔的技术，绿色氢能将成为开启更清洁、更可持续的能源系统的钥匙，造福子孙后代。

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