  着氢能规模的扩大，蓝氢，这个是大多数人不熟悉的术语，已经成为能源和气候领域争论焦点。对于有意进入氢能产业的能源、化工企业而言，彻底选择绿氢脱碳，还是转而发展蓝氢从而延续化石能源优势，更是一个艰难的选择。氢云链在咨询项目中同样是被多个化工企业直接询问：“我们到底该发展蓝氢还是绿氢？现阶段，先发展蓝氢还是先发展绿氢更有利？现在我们企业内部都已经吵翻了！”。对于蓝氢最大争议根源在于学术界在“蓝氢是否环保”的争议。美国康奈尔大学与斯坦福大学领导的研究小组在《蓝氢有多“绿色”？》（How Green is Blue Hydrogen?）一文中指出，蓝氢的温室气体足迹比燃烧天然气或煤取暖多20%，比燃烧柴油取暖多60%。因此，蓝氢看似低碳，实际上温室气体排放强度比燃烧天然气更高。该论文据称是首篇经设有同行评议的期刊发布和关于蓝氢温室气体排放的研究。该论文在发布之时引起了较大的争议。 《How Green is Blue Hydrogen》这篇文章按照跟踪、核算和对比全生命周期排放的研究思路，探索灰色和蓝色氢的全部温室气体足迹，同时考虑了甲烷和二氧化碳的排放。 具体分析如下。 一、灰氢和蓝氢的全生命周期排放对比 天然气在制氢的时候既做原料（氢气物料来源），又做燃料（提供压力和热能），这样碳捕集针对天然气的用途就有两类捕集对象：一是捕集天然气制氢后生成的CO2，这部分CO2浓度高，捕集的效率也高（论文采用85%的捕集效率）；二是捕集天然气作为燃料燃烧后产生的CO2（也就是尾气），浓度相对低（论文采用65%的捕集效率）。同时，文章要考虑了驱动碳捕集与封存的电力产生的排放（第三类CO2排放），但没有考虑运输和储存捕获的二氧化碳所产生的能源成本和相关的温室气体排放，以及生产、加工和运输天然气时所排放的排放。具体结果见图表1。 图表1 灰氢与蓝氢的碳排放对比 来源：《How Green is Blue Hydrogen》 二、考虑甲烷泄漏的温室效应对比 除了CO2外，论文还考虑了甲烷的排放。甲烷也是一种温室气体，而且造成的温室效应要比CO2更加明显。 由于甲烷在大气中的寿命相对较短，所以衡量甲烷变暖潜力往往需要一个时间。用全球变暖潜值GWP表示，根据美国环境保护署(U.S. Environmental Protection Agency)的数据，在100年的时间里，甲烷的GWP将达到28-36，即甲烷造成的温室效应是同单位CO2的28-36倍。不同周期的GWP值有所变化，如论文认为短期影响更重要，将影响时间定为20年，则甲烷GWP上升到86。 在考虑3.5%的甲烷泄漏率情况下，制备蓝氢的总排放量仅比灰氢低 9% 到 12%，因此蓝氢本身就不是“低排放”，蓝色氢的二氧化碳排放量的小幅减少被大量逃逸甲烷的排放量所弥补——这还是考虑长期存储的CO2不泄露的前期下。具体情况见图表2。 图表2 不同能源的温室效应对比 注：二氧化碳排放，包括开发、加工和运输燃料的排放，以橙色显示。逃逸的未燃烧甲烷的二氧化碳当量排放以红色显示。甲烷泄漏率为3.5%。 来源：《How Green is Blue Hydrogen》 如图表2所示，从左至右分别为：灰氢、蓝氢（捕获SMR产生的二氧化碳但不捕获尾气的二氧化碳）、蓝氢（同时捕获SMR过程和尾气的二氧化碳）、燃烧用途的天然气、燃烧用途的柴油和燃烧用途的煤。可以很直观的看出，每单位蓝氢的排放甚至要高于直接燃烧的天燃气、石油或煤！也就是说蓝氢不仅不环保低碳，而且排放强度很大 该文作者认为，蓝氢的温室气体排放与天然气一样大或更大。同时，该文作者还提出了更富有攻击性的结论：蓝氢在零碳未来中没有任何实质作用，更像是一种分散注意力的存在。它可能会推迟真正帮助全球能源脱碳的技术路线推广的日期，正如此前的页岩气和CCS。 三、外界对论文结论质疑与敏感性分析 事实果真如此？该论文引起了激烈的争议！有学者认为，该论文的前提假设对蓝氢的排放结果不利： （1）碳捕集效率。先进技术对天然气重整制氢的碳捕集效率可以高达95%以上（文中为85%），燃料尾气可以高达85%以上（文中为65%）； （2）天然气的泄漏。文章的天然气泄漏用的数字是3.5%，但是经过严格监管，这一泄漏率可以减到0.5%，这个数值下降很重要； （3）GWP的考虑。作者采用了GWP20而不是GWP100。 实际上，论文已经针对不同的逃逸甲烷排放率、不同的 GWP 值和不同尾气CO2捕获率进行了敏感性分析——但结果与上述质疑恰好吻合。具体结果见图表3、图表4。 从图表3可以看出，将GWP考虑的时间延长，并将甲烷的泄露率下调，蓝氢的排放问题改善得十分明显。又从图表4可知，尾气的捕捉率提升也有着明显的减排效果，同时甲烷的泄露是高排放的主因。 显然，论文的作者对现有的碳捕捉技术存在一定的低估，同时没有认真地考虑技术发展带来的改变和影响。 图表3 不同的逃逸甲烷排放率、不同的GWP值的敏感性分析 来源：《How Green is Blue Hydrogen》 图4 不同尾气CO2捕获率敏感性分析 来源：《How Green is Blue Hydrogen》 四、产业现状：从德国争议看蓝氢 德国可能是目前在蓝氢领域最为挣扎的国家之一。德国政府在年关更替之际公布了大幅提高其国家氢战略雄心的计划，同时发了一张“黄牌”：尽管石油和天然气行业有需求，但基于化石气体的氢可能不会被纳入补贴计划。国务卿帕特里克·格雷琴（Patrick Graichen）表示，德国不会为所谓的“蓝氢”提供任何补贴。 蓝氢的支持者认为，德国的计划很难理解。石油和天然气行业代表强烈支持蓝色氢，甚至欧盟委员会也表示，在向完全基于可再生能源的氢经济转型过程中需要蓝氢。根据该行业赞助的2021年报告，到 2050年，基于天然气的氢气生产可以为欧洲节省2万亿欧元——因为蓝氢可以共用现有的天然气基础设施。 支持者经常提出的另一个论点是：它可以帮助打破先有鸡还是先有蛋的问题，即氢气生产不足与需求不足之间的相互矛盾。 德国工业协会 BDI 主席 Sigfried Russwurm 1月13日在接受采访时说道：“如果我们想解决这个先有鸡还是先有蛋的问题，现在是进入氢经济的时候了，这意味着接受不同形式的氢。” “我们必须面对这样一个现实，即这些数量的绿氢在今天和未来几年既不现实也不可用，因为市场增长将十分缓慢。”Sigfried Russwurm如此说道。 该立场得到了德国国家氢能委员会成员Veronika Grimm的支持。“绿氢市场难以快速形成，”Veronika Grimm表示，“蓝氢将架起现阶段通往氢经济的桥梁。” “一旦你投资了蓝氢领域，你就会持续投资30年！当绿色氢出现时，你不会停止开发蓝氢。”氢科学联盟的联合创始人巴克斯特说道 ，因此，蓝氢“不是绿氢的垫脚石”。 德国的实际行动似乎更接近工业界的观点——德国国务卿1月表示，可能在过渡时期使用来自挪威的蓝色氢。 都说身体是诚实的，行动更能代表态度。德国可能是目前在蓝氢领域最为挣扎的国家之一，德国对于蓝氢伦理和政策取向的的争议是各国的一个缩影。 2022年，关于蓝氢的争议没有定论，这个争议还将持续很长一段时间。由于目前缺乏大规模蓝氢制备的实践数据，对于蓝氢“碳排放”或“温室效应”的争论都集中在理论研究层面。小编认为，该论文的作者从逃逸甲烷排放率角度出发展开分析，不足处是对现有的碳捕捉技术存在一定的低估，同时没有认真地考虑技术发展带来的改变和各种可能影响。真理不辨不明，氢云链将将继续关注to or not to 蓝氢的实践活动发展进程。欢迎大家讨论，也敬请各位粉丝关注！ |
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