绿色氢为发电和运输提供了一种多功能的零排放燃料。大规模采用绿色氢气将极大地促进全球能源从化石燃料向碳中和能源的转变，但其昂贵的生产成本阻碍了这一转变。本文将探讨用绿色氢气取代天然气的可能性，这是一个重要但具有挑战性的举措，可能会加速可持续发展。
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绿色氢概述
绿色制氢是用可再生能源产生的电进行电解。
电解将水分子分解为氢和氧，捕获并储存氢作为燃料。
可再生能源系统产生的电力使这一过程完全没有碳排放。
为什么天然气需要被取代?
天然气主要由甲烷组成，燃烧时会产生二氧化碳。天然气占全球温室气体排放量的19%，与汽油的21%和煤炭的25%的份额相当。
大约三分之一的温室气体(GHG)排放来自于使用天然气为我们的家庭供暖。这一问题必须得到解决，才能实现《巴黎协定》的目标，即到2035年将温室气体排放减少75%，到2050年实现净零排放。
用绿色氢气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4到5倍。
除了绿色氢气生产的高成本外，为未来数以千计的独立加气站提供基础设施也面临着一些挑战。
一个新的氢气管网需要大量的前期资本支出，氢气的特性给管道组件的设计带来了独特的挑战。
氢的单位体积能量密度比其他所有燃料都低，因此储存和运输到消费点的成本更高。
利用绿色氢来为重工业脱碳将需要大量的电力。满足这种需求的唯一途径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。天然气行业的扩张将带来重大的监管后果。
为了确保氢基础设施的快速扩张，允许货币化，制定一个关税结构以鼓励推迟资本支出，并确保全系统的基础设施规划是必要的。
氢气压缩
压缩气体以节省运输费用;这是氢气分配的主要问题。压缩同样数量的氢气所需要的能量大约是天然气的三倍。
这三倍的压缩是昂贵的，需要更换每台压缩机更大的单元和三倍的吸力排量。
管道泄漏和反应性
与天然气相比，氢具有不同的质量;因此，混合到目前管道系统中的氢燃料的数量是有限的。由于氢是宇宙中最小、最轻的分子，它很容易从管道和用来输送更大的甲烷(天然气)分子的气体网络的其他部分泄漏出去。
氢与不同的金属反应不同。因此，它会削弱和腐蚀高压气体输送系统中常见的钢管道。
化石燃料的淘汰
通过切换到H2在美国，许多化石燃料资产将被淘汰。有必要通过各种财政激励措施，对这些大量表现不佳的资产进行重新利用，以防止有害的副作用。
利用天然气生产氢气
蓝色氢是由甲烷(天然气)的蒸汽重整生产的。在碳捕获技术的帮助下，在这一过程中释放的一氧化碳被捕获并储存起来。它不是一种完全的碳中和燃料，因为在这个过程中所有的碳排放都没有被捕获。
绿色氢的最新进展
过去三年里，绿色氢气项目增加了五倍，有几个项目计划到2030年，预计将获得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。
的氢拍摄美国能源部的一项倡议的目标是到2030年达到每公斤1美元。
中国国有企业已经公布了巨大的绿色H2考虑到国家2060年的净零目标，100吉瓦电解槽项目。
德国正在测试氢能系统，以部分替代天然气用于家庭供暖。在德国，世界上最大的电解生产设施正在建设中。
在英国，科学家们正致力于用氢气取代甲烷2在天然气管网中。
的H21试点项目是由英国利兹的北方天然气网络公司准备的。该项目的最终目标是实现城市供暖系统从天然气到氢气的完全能源过渡。
绿色氢气的未来
氢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、飞艇和宇宙飞船的燃料电池th世纪。
全球经济的脱碳发展是不可能持久的，这将提升氢的重要性。
政府和行业必须共同努力，为投资者铺平道路。安全运输和储存大量氢燃料以及确定各种氢供应对环境的影响的共同国际标准将改善国际贸易。
尽管绿色氢气的成本仍然太高，无法与传统的氢气和其他燃料来源竞争，但由于投资者寄望于氢气价格可能会下降，去年涉及氢气的项目数量有所增加。
如果如世界氢理事会所预期的那样，到2030年氢的生产成本降低50%，它将成为一种通向更可持续未来的重要清洁能源。
继续阅读:绿色氢能驱动我们的未来吗?
参考资料及进一步阅读
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