8 月，政府宣布了向英国提供源自氢的低碳能源的计划。天然气将用于什么用途，它真的能帮助我们实现排放目标吗?
政府的计划是什么?
英国氢能战略的主要目标是到 2030 年有能力用氢生产 5GW(每秒 50 亿焦耳)的低碳电力。这相当于 300 万英国家庭使用的天然气量。
这种氢气可以以多种方式使用。或许最容易实施的将是取代源自化石燃料的天然气。天然气是甲烷和乙烷的混合物，用于加热、烹饪和发电。氢气可以以完全相同的方式燃烧，只产生水而不会产生 CO2，尽管您需要大约三倍的能量才能产生相同数量的能量。
该战略概述了到 2023 年在一个社区、到 2025 年在一个村庄和到 2030 年在一个城镇测试使用氢气取暖的计划。
氢也可用于燃料电池。在这种情况下，没有任何东西被烧毁。相反，化学能直接转化为电能，就像电池一样。这些电池可用于代替车辆(甚至火车或飞机)中的内燃机，或代替汽油或柴油发电机。
氢气从哪里来?
这种气体有两种来源，称为“蓝色”和“绿色”氢气。爱丁堡大学实验地球科学技术研究助理Eike Thaysen 博士说：“所谓的绿色氢是通过使用来自风能或太阳能等可再生能源的电力，将水分解成氢和氧的组成部分而产生的.
“蓝色氢气是由蒸汽与甲烷反应产生的，在这个过程中排放的碳被捕获和储存。”
由于绿色氢是使用可再生能源生产的，因此它本质上可以用作储存剩余可再生能源的一种方式。
然而，蓝色氢是使用化石燃料生产的，因此会产生碳排放。在此过程中，CO2被捕获并永久储存在地下。然而，《卫报》在 8 月份报道称，碳捕获技术未能储存 5% 至 15% 的排放量。根据政府对蓝色氢的使用计划，到2050 年，这相当于每年产生800 万吨 CO2，相当于 150 万辆化石燃料汽车产生的二氧化碳。
康奈尔大学和斯坦福大学的科学家进行的另一项研究表明，蓝氢可能比这更糟糕。他们估计，排放量相当于每百万焦耳能源排放 139 克 CO2，其碳足迹比燃烧天然气或煤炭大 20%。
为什么要使用蓝氢?
如果使用蓝氢仍然会产生碳排放，为什么不直接燃烧天然气呢?
爱丁堡大学碳捕获与储存教授Stuart Haszeldine认为康奈尔大学和斯坦福大学的研究不适用于英国。“[该研究] 假设基于美国泄漏系统的最坏情况假设——大量甲烷会泄漏，而捕获的CO2非常少——因此泄漏和不良过程最终导致非常大的泄漏也就不足为奇了。每单位氢气的CO2排放量，”他说。
“即便如此，我认为低碳蓝氢是通过多种用途快速替代甲烷的过渡——它被更清洁的绿色氢替代将取决于电解价格下降的速度。”
Thaysen 说，更准确地估计蓝色氢的排放量相当于每产生 100 万焦耳的能量会产生10 到 20 克 CO2。对于相同的能量，燃烧天然气会产生约 63 克的 CO2。
“这意味着蓝氢比天然气清洁三到六倍——前提是碳已经被分解并永久储存，”她说。因此，即使 15% 的二氧化碳逃逸到大气中，总排放量仍然要少得多。
此外，Thaysen 认为蓝色氢在我们实现净零排放的过程中必不可少。“绿色氢能实现可再生能源的脱碳存储，从而推动零碳能源的更多使用，并帮助向净零社会过渡，”她说。
“然而，蓝氢目前更经济，并且使用成熟的现有技术，这有助于发展价值链，并可以帮助行业快速减少排放。它还确保一旦绿色氢具有成本竞争力，就会有市场。
“因此，绿色氢和蓝色氢的组合对于帮助我们快速达到净零至关重要。”
还需要什么基础设施?
由于基础设施已经到位，将天然气供应转换为我们的家庭以容纳氢气将相对简单。
Thaysen 解释说，在不改变基础设施或我们的燃气设备的情况下，氢气可以混合到现有的燃气网络中，总量高达燃气量的 20%。“这使得向氢气的转化快速且成本低。然而，这只会使 CO2排放量减少 7%，因此我们希望以 100% 的氢气为目标，”她说。“但要转换为 100% 的氢气，需要对当前的基础设施进行调整。
“为了将天然气从配送点输送到我们的家中，我们非常幸运，因为目前正在全国各地安装的黄色聚乙烯管道取代旧铁管，适用于氢气。”
对于驾驶员而言，配备氢燃料电池的丰田 Mirai 或现代 Nexo 似乎是化石燃料汽车的续航里程和纯电动汽车排放量之间的完美折衷方案。然而，消费者面临的主要问题是在哪里加油。
UK H2Mobility仅列出了 11 个可用于全国汽车的氢燃料站，大部分位于伦敦附近——如果你住在首都，那很好，但是一旦你从谢菲尔德向北行驶，你就不能在阿伯丁之前再次加满。
那么，氢气是达到净零的答案吗?
英国的目标是到 2050 年实现净零碳排放，这对于减轻气候变化的影响至关重要。但是政府的氢战略会让我们达到目标吗?
“氢有可能非常有用。它实际上可以覆盖工业和航空等其他选择无法覆盖的领域，”帝国理工学院能源政策与技术教授罗伯特格罗斯说。“但我们不能同时在所有地方使用它。
“单个部门(如家庭供暖或运输)所需的能源总量是巨大的。考虑到我们今天用于能源的氢气数量很少，挑战是巨大的。因此，氢气不会是快速解决方案或万能药。”
