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电池电动汽车正在成为头条新闻,但燃料电池正在获得动力—这是有充分理由的。氢可以在可再生能源系统和未来的移动性中发挥重要作用。
在2015年巴黎举行的COP21会议上,195个国家同意将全球变暖保持在工业前水平2摄氏度以下。为了达到这一目标,即使人口增长超过20亿,到2050年,世界仍需要将与能源有关的二氧化碳(CO2)排放量减少60%。这需要我们的能源系统发生巨大变化:能源效率的大幅提高,向可再生能源和低碳能源载体的过渡,以及工业捕获、储存或再利用剩余化石燃料产生的二氧化碳排放的速度的提高。
巴黎协定两年后,在波恩举行的COP23会议上,氢理事会(由汽车、石油和天然气、工业天然气和设备行业的18家公司组成的联盟)提出了氢如何为雄心勃勃的气候目标作出贡献的愿景。它认为氢是向可再生能源系统过渡的推动者,是广泛应用的清洁能源载体。如果认真努力将全球变暖限制在2度,安理会估计到2050年,氢可能占总减排需求的五分之一左右。如果政策制定者、行业和投资者加紧努力加快低碳技术的部署,这一愿景是雄心勃勃的,但也是可行的。
氢在能源转型中可以起到7个主要作用
氢是一种多用途的能量载体,可以以低碳足迹生产。它可以在能源转换中发挥7个主要作用,从能源系统的主干到最终用途的脱碳(图1):
强化可再生能源系统(1-3)。通过提供长期储能的手段,氢可以使可再生电力大规模集成到能源系统中。它允许跨区域和季节分配能量,并可作为缓冲,以提高能源系统的恢复能力。
交通运输部门脱碳(4)。今天的交通运输部门几乎完全依赖化石燃料,产生的二氧化碳排放量超过20%。氢能车辆具有高性能和快速加油时间提供的便利性,可以补充电池电动车辆,实现运输部门的广泛脱碳。
工业能源使用侧脱碳(5)。在重工业中,氢可以帮助使难以通电的过程脱碳,特别是那些需要高等级热量的过程。氢还可以用于热电联产装置,以产生工业用热和电力。
建筑热量和电力脱碳(6)。在拥有现有天然气网络的地区,氢气可以依靠现有的基础设施,并提供一种经济有效的加热脱碳方法。
为工业提供清洁原料(7)。目前氢气作为工业原料的用量—每年超过5500万吨—可以完全脱碳。氢也可用于生产清洁化学品和钢,通过与捕获的碳一起用作化学原料并用作铁矿石的还原剂。