值得注意的是，目前全球氢气产量中，来自电解槽的占比不到2%，能源回收利用的氢气产量也仅占很小一部分。随着一系列新兴应用领域（不仅限于工业和化学领域）预计将使用氢气作为推进剂或替代能源存储方案，我们或许有必要回顾一下现状，并展望未来几年的发展趋势。
我们今天能否实现100%绿色氢气？
全球氢气产量估计约为7000万吨（Mt），主要来自天然气（75%）和煤炭（23%）。生产如此大量的氢气需要消耗2050亿立方米天然气（占全球消耗量的6%）和1.07亿吨煤炭（占全球消耗量的2%）。基于现有的生产方法，全球氢气生产每年会产生8.3亿吨二氧化碳排放。使用化石燃料生产氢气而不捕获生产过程中排放的二氧化碳是最经济的方法（每公斤氢气1美元）。
因此，鉴于政府间气候变化专门委员会（IPCC）的最新报告显示，自1850年至1900年以来，人类活动产生的温室气体排放已导致全球气温上升约1.1摄氏度，并且根据未来20年的平均估算，全球气温预计将上升至或超过1.5摄氏度，这将对气候和社会产生巨大影响。显然，加速向“清洁氢能”转型至关重要。
如果目前7000万吨的氢气全部来自水电解（即利用水和电制氢），那么每年的电力需求将达到3600太瓦时（TWh），超过欧盟一年的发电量。电解制氢所需的水量将达到6.17亿立方米，大约是目前天然气制氢用水量的两倍。此外，可用于制氢的可再生能源仍然十分有限，且仅限于小规模应用。挑战巨大，而这正是工程师们所热衷的。
我们如何才能大规模地获得清洁氢气？
随着氢气作为一种替代能源的推广应用，以及在氢气转化过程中减少全球碳足迹的迫切需求，氢气的生产、储存和分配必须更加高效。
高盛2020年9月发布的一份关于绿色氢能的报告估计，到2050年，欧洲的电解槽产能需要比目前水平提高8000倍。与此同时，工程师们需要加大研发力度，提高电解槽的效率，其中高温固体氧化物电解槽（SOE）等技术展现出巨大的潜力。
图 01：截至 2021 年 5 月的全球氢能谷分布图 - 数据来源：PRBX/FCH
为了实现2050年的目标和所需的绿色氢能产量，全球范围内已开展多项区域性举措。欧洲早在十多年前就已启动相关计划，并遥遥领先。2021年1月，“氢能谷平台”正式启动，旨在连接各区域项目并分享最佳实践。该平台最初由欧盟委托，由燃料电池和氢能联合计划（Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking）开发，名为“氢能谷创新使命”（Mission Innovation Hydrogen Valley），已引起全球的广泛关注，目前涵盖了世界各地的项目（图01）。.
氢能谷的现实：
在欧洲，荷兰北部成为首个获得氢能谷项目拨款的地区。荷兰北部提交的拨款申请已获欧盟委员会燃料电池与氢能联合计划 (FCH JU) 批准。2020 年 1 月，为期六年的“氢能谷地环境应用项目”（简称 HEAVENN）正式启动。
图 02：NortH2 项目及 2050 年里程碑 - 来源：PRBX/GASUNIE
HEAVENN项目的独特之处在于，它将整个氢能价值链整合并连接于同一地理区域内。该项目汇集了来自六个欧洲国家的31个公共和私营利益相关方。项目内容包括大规模生产绿色氢气作为工业原料、氢气储存、运输和分销，以及将其应用于工业、建筑环境和交通运输领域的能源供应。.
鉴于全球范围内正在开发氢能谷的项目数量众多，绿色氢气的产量无疑将迅速增长，其价格也将降至1.5欧元/公斤以下。NortH2
项目就是一个氢能谷及其生态系统的典型范例。该项目位于荷兰北部埃姆斯哈芬，旨在利用海上风电场每年生产100万吨氢气。如图2所示，NortH2项目涵盖了氢气的生产、储存、管道运输和分销。
图 03：储能简述 - 来源：PRBX/IEA
氢能有望为长期储能提供解决方案。NortH2
实验也是一个绝佳的商业案例，用于评估氢能储能的潜力，解决许多可再生能源运营面临的难题：电力过剩而无法输送至电网，这种情况在澳大利亚和大型风电场都曾出现过。
尽管目前利用电解槽将可再生能源转化为氢气，以及利用燃料电池将氢气转化为电能的效率并不高，但相关研究已取得进展，且正在快速发展。如图3所示，与其他储能方式相比，氢气储存后可保持更长时间的可用性，且储量巨大。燃料电池可按需启动，在用电高峰期为电网供电。NortH2
实验只是众多案例中的一个，这些案例都表明氢能将如何助力生产无碳能源并提供大容量储能。
参考资料：
Powerbox (PRBX)
关于 Powerbox
Powerbox成立于1974年，总部位于瑞典，业务遍及四大洲15个国家，为全球客户提供服务。公司专注于工业、医疗、交通/铁路和国防四大主要市场，致力于为严苛应用设计和销售高端电源转换系统。Powerbox的使命是凭借自身专业技术，满足客户的所有电源需求，从而提升客户的竞争力。从先进组件的设计到提供卓越的客户服务，公司业务的方方面面都围绕着这一目标展开。Powerbox以其降低能耗的技术创新以及在最大限度减少环境影响的同时管理产品全生命周期的能力而闻名。Powerbox是Cosel集团旗下公司。.
作者简介：
Patrick Le Fèvre，Powerbox市场营销与传播总监，是一位经验丰富的市场营销专家和认证工程师，在电力电子领域拥有35年的成功经验。他一直是数字能源等新技术商业化的先驱，并积极参与降低能耗的技术创新。Le Fèvre曾在众多国际领先的电力电子会议上发表过大量白皮书和文章，这些内容已被全球媒体转载超过350次。此外，他还积极参与各类环保论坛，分享其在清洁能源领域的专业知识和经验。
Patrick Le Fèvre，
Powerbox市场营销与传播总监
