• 氢能在驱动众多工业应用方面具有巨大潜力。
• 但即便利用可再生电力制氢，其效率也低于将该电力直接用作动力来源。
• 氢能最适合用于驱动难以实现电气化的行业。
2020年，全球二氧化碳排放量下降了6.4%（大致相当于日本年排放量的两倍），主要受新冠疫情影响。尽管这一降幅相当显著，但它也让《巴黎协定》所要求的碳减排幅度更加清晰可见。要实现这一目标（从而将全球气温升幅限制在工业化前水平以上1.5°C），碳排放需要年均下降7.6%（同比）。简而言之，未来十年，我们每年的减排速度都需要快于2020年。
从纸面上看，这极其困难；而在实践中，难度更大。
人们经常谈论的一种解决方案是氢能。氢能有潜力驱动从高污染金属到水泥等大量工业应用。然而，基于我们目前所处的阶段，以及为大规模清洁制氢所需的可再生能源产能的推进速度，未来许多年里，氢能仍将是一种高碳排放的解决方案。
2021年的氢能：一种高碳排放技术
氢能已在众多工业应用中得到广泛使用。然而，全球氢气产量中不到1%来自可再生能源（绿氢），或来自配备碳捕集与封存技术的化石燃料工厂（蓝氢）。其余99%源自排放二氧化碳的化石燃料（例如灰氢），这些所排放的二氧化碳总量与英国和印度尼西亚两国合计相当，因此不能被视为低碳选择。即便是蓝氢，也不应被视为零二氧化碳排放或清洁替代方案，而这种观点却常常出现。新研究刚刚对其排放情况进行了调查，发现其对环境造成的危害可能超过直接燃烧天然气或煤炭取暖。
事实上，仅仅利用可再生能源（而非化石燃料）来生产目前全部专用氢气产量（6900万吨），就需要超过欧盟一年发电总量的电力。考虑到2020年欧盟电力的38%来自可再生能源，显然需要大幅提高可再生能源产能，才能既满足全球日益增长的用电需求，又能将水电解为氢气，为工业（并最终为家庭）应用提供动力。这一增加产能的迫切需求，在七月份风能行业高管致二十国集团各国的一封公开信中得到了明确体现。
并非那么绿色的氢能
即便可再生能源供应量更高，以这种方式生产绿氢也并非最高效的能源利用方式，而且未必能迅速解决当前99%的氢气生产所带来的大量碳足迹问题。
这是因为绿氢总会伴随显著的能量损失。将水转化为氢气的电解槽效率约为60%–80%，这意味着20%–40%的能量在此过程中损失。将氢气进一步转化为其他载体（例如氨）会造成更多能量损失，此外还需要运输。这意味着100千瓦时的可再生能源通常只能产生60至80千瓦时的氢能。
由于可再生能源仅占全球能源消费总量的很小一部分，要有效减排，更合理的做法是直接将可再生能源以电力形式用于终端用途（前提是有储能可用），而不是在绿氢生产过程中大量损耗能源（这间接导致需要更多化石燃料来弥补20%–40%的损失）。对于那些难以接入电网和/或尚无法储存电力的可再生电力发电（例如漂浮式海上风电或太阳能发电场），情况则有例外，此时利用其制氢确实具有意义。
让氢能落地
1. 快速扩大可再生能源产能
如前所述，可再生能源产能过低，且增长速度不够快。让氢能潜力落地的第一步，就是快速提升这一产能。考虑到风能和太阳能技术已经成熟，而且它们往往比化石燃料能源更便宜（即使不计碳税！），这应当是一个完全可以实现的目标。然而，世界各地的政府却在拖延行动。
2. 尽可能实现全面电气化
建筑和交通领域的能源使用约占几乎三分之一的二氧化碳排放，应尽快实现脱碳。最合理的方式是电气化。电气化的核心在于以可再生能源替代化石原料，例如用电动汽车取代汽油/柴油汽车，用热泵取代燃气锅炉。关键在于，为这些电气化应用供电的电力也必须来自可再生资源；否则，脱碳效果仍然微乎其微。最高效地利用可再生能源，就是调动我们所拥有的全部绿色能源为这些行业供电。
3. 将氢能作为最后一步
一旦可再生能源产能提升且出现富余产能，绿氢就应在脱碳中发挥关键作用，尤其是在无法实现电气化的行业中：即所谓的“难以减排行业”，如长途公路运输、海运和航空。此外，目前在生产过程中使用氢气的行业（例如钢铁、水泥和化工行业）应转向绿色替代方案，并尽可能以绿氢取代现有的以化石燃料为原料的应用。尽管各行业已经开始建设自有生产设施，用于现场氢气供应，但针对新用途（例如电制X技术，即将多余电力转化为液态或气态燃料）的探索需要从今天开始，以确保在有足够可再生能源产能生产出所需的大量绿氢来为之供能时，能够实现规模经济和成本效益的最大化。
迈向氢能未来之路
具体实施方式很可能因地区和国家而异。例如，营造低碳家用供暖的方式会因环境不同而有所差异。在某些地区（例如欧洲，其建成区内有大量老旧公寓楼），要对现有建筑存量实现电气化将非常困难，氢能很可能需要在一定程度上替代化石燃料。而在许多新建建筑正在兴建的地区（例如中国），电气化则会容易得多。
可以肯定地说，要提供足够的绿氢，既满足当今对该燃料的专用需求，又满足难以减排行业未来的需求，仍需要许多年的时间。
世界经济论坛在推动清洁能源转型方面做了哪些工作？
在我们拥有足够富余的可再生能源来生产氢气之前，氢能都不能算作绿色技术。按照我们目前的发展速度，在可预见的未来，氢能将无法解决诸多问题。现在正是聚焦可再生能源的时候，我们再也不能拖延了。
