2020 年全球二氧化碳排放量下降了 6.4%(大约是日本年排放量的两倍)，主要是由于 COVID-19 的影响。虽然这是一个显着的下降，但它非常重视实现《巴黎协定》所需的碳减排。为此(从而将全球变暖限制在比工业化前水平高 1.5°C 的范围内)，碳排放量需要同比下降7.6%。简而言之，在接下来的十年中，我们每年都需要以比 2020 年更快的速度减少排放。
在纸面上，这是极其困难的;在实践中，更难。
我们经常听到的一种解决方案是氢。氢有潜力为广泛的工业应用提供动力，从重污染金属到水泥。然而，根据我们今天所处的位置，以及我们在大规模清洁生产所需的可再生能源产能方面取得进展的速度，氢在未来许多年仍将是一种碳密集型解决方案。
2021 年的氢：一种碳密集型技术
氢气已经在工业应用中广泛使用。然而，只有不到 1% 的全球氢气产量来自可再生能源(绿色氢气)或配备碳捕获储存装置(蓝色氢气)的化石燃料工厂。其余 99% 来自碳排放化石燃料(例如灰氢)，其二氧化碳排放量与英国和印度尼西亚的总和一样多，因此不能被视为低碳选择。甚至蓝色氢也不应该被视为二氧化碳中性或清洁替代品，因为通常情况如此。新的研究刚刚调查了它的排放物，发现它可能比直接燃烧天然气或煤炭取暖造成更大的危害。
事实上，仅仅使用可再生能源(而不是化石燃料)生产当今所有的专用氢气产量(69 公吨)就需要比欧盟每年产生的电量更多的电力。考虑到 2020 年，欧盟 38% 的电力来自可再生能源，很明显，需要大幅增加可再生能源的产能，以生产足够的能源来满足世界不断增长的电力需求，并将水转化为氢气为工业(并最终国内)应用。风能高管在 7 月份给 G20 国家的一封公开信中明确指出了增加容量的迫切需要。
不那么绿色的氢
即使有更多的可再生能源供应，以这种方式生产绿色氢气也不是最有效的能源利用方式——也不一定能快速解决目前 99% 的氢气生产问题，因为目前氢气生产量需要大量碳足迹。
这是因为绿色氢总是伴随着显着的能量损失。将水转化为氢气的电解槽的效率约为 60-80%，这意味着在此过程中会损失 20-40% 的能量。氢进一步转化为其他载体(例如氨)会导致进一步的能量损失，然后也需要运输。这意味着 100 kWh 的可再生能源通常会产生 60-80 kWh 的氢能。
由于可再生能源仅占世界能源消耗总量的一小部分，为了有效减少排放，将可再生能源直接用作最终用途的电力(假设能源存储可用)更有意义，而不是通过绿色能源损失大量氢气生产(这间接导致更高的化石燃料需求以弥补 20-40% 的损失)。对于无法轻松连接到电网和/或电力存储尚不可行的可再生发电存在例外情况(例如浮动海上风能或太阳能发电场)——那么使用它来生产氢气是有意义的。
将氢气带入生活
1. 扩大可再生能源容量——快速
如前所述，可再生能源容量太低，而且增长速度不够快。将氢的潜力带入生活的第一步就是快速增加这种容量。考虑到风能和太阳能技术已经存在，而且它们通常比化石燃料能源便宜(即使没有碳税!)，这应该是一个非常可以实现的目标。但世界各地的政府都在拖延。
2. 一切可能的电气化
建筑物和交通所消耗的能源几乎占所有二氧化碳排放量的三分之一，应尽快脱碳。最明智的方法是通过电气化。电气化归结为用可再生能源转换化石原料，例如用电动汽车代替汽油/柴油汽车，用热泵代替燃气锅炉。至关重要的是，为这些电气化应用提供动力的电力也必须来自可再生资源;否则脱碳影响仍然很小。最有效地利用可再生能源是利用我们拥有的所有绿色能源为这些部门供电。
3. 氢气作为最后一步
一旦可再生能源产能上升，产能过剩，绿色氢应在脱碳中发挥关键作用，尤其是对于无法电气化的行业：所谓的“难以减排的行业”，例如长途公路运输、海运和航空。除此之外，目前在其工艺中使用氢气的行业(例如钢铁、水泥和化学工业)应过渡到绿色替代品，并尽可能用绿色氢气取代现有的化石燃料原料驱动应用。虽然各行业已经开始建立自己的生产工厂对于现场氢气供应，新用途(例如 Power-to-X 技术，将多余的电力转化为液体或气体燃料)需要从今天开始，以确保规模经济和成本效率在足够的时候最大化存在可再生能源能力，可以生产大量绿色氢来为其提供燃料。
通往氢未来之路
实施很可能因地区和国家而异。例如，创建低碳家庭供暖会因环境不同而有所差异。虽然在某些地区(例如欧洲，其建成区和旧公寓楼)很难为当前的建筑群通电，但氢可能需要在一定程度上取代化石燃料。在许多正在建造新建筑的地区(例如中国)，电气化将容易得多。
可以肯定地说，提供足够的绿色氢来满足当今对燃料的专用需求以及未来对难以减少的行业的需求，仍需要很多年的时间。
世界经济论坛在向清洁能源转型方面做了什么?
转向清洁能源是应对气候变化的关键，但在过去五年中，能源转型停滞不前。
能源消耗和生产占全球排放量的三分之二，全球能源系统的 81% 仍以化石燃料为基础，与 30 年前的比例相同。此外，全球经济能源强度(每单位经济活动使用的能源量)的改善正在放缓。2018 年能源强度提高了 1.2%，为 2010 年以来的最低增速。
需要有效的政策、私营部门的行动和公私合作，以创建一个更具包容性、可持续、负担得起和安全的全球能源系统。
对标进展对于成功过渡至关重要。世界经济论坛的能源转型指数对 115 个经济体在能源安全和获取与环境可持续性和可负担性之间的平衡情况进行排名，表明能源转型面临的最大挑战是包括美国、中国在内的世界最大排放国缺乏准备、印度和俄罗斯。准备程度最高的 10 个国家仅占全球年排放量的 2.6%。
为了使全球能源系统面向未来，论坛的塑造能源和材料的未来平台正在开展包括系统效率、创新和清洁能源在内的倡议，以及全球电池联盟，以鼓励和实现创新的能源投资、技术和解决方案。
此外，任务可能平台(MPP) 正在努力召集公共和私人合作伙伴，以进一步推动行业转型，使重工业和交通部门走上实现净零排放的道路。MPP 是由世界经济论坛和能源转型委员会发起的一项倡议。
氢不是一种绿色技术，除非我们有多余的可再生能源来生产它。以我们目前的速度，在可预见的未来，氢将无法治愈许多疾病。现在是专注于可再生能源的时候了——我们不能再拖延了。
