氢如今被视为化石燃料的可行替代品。
氢的制造过程会用水，也会产生水。
在水安全面临挑战的时代，氢能行业必须明确表明，氢经济不会对水安全或其他耗水量大的行业造成负面影响。
为减少气候变化的影响，我们需要清洁能源替代方案，这促使我们将氢视为一种潜在的新型能源载体。如今，各国政府和能源公司都将氢视为传统化石燃料能源行业的可行替代方案。“氢经济”或“氢社会”等说法让我们相信，我们可以彻底摆脱化石燃料，完全依赖氢。然而，对未来水资源日益加深的担忧表明，在某些情况下，完全依赖氢可能会给水资源带来过重负担。
在本文中，我考察了各国当前的能源使用情况，并计算满足当前能源需求所需的氢量。随后，我将这一氢量换算为通过电解生产这些氢所需的水量。
氢经济的起步并不顺利
自美国于2005年颁布《能源政策法案》以来，近二十年已经过去。该法案涉及美国的氢经济，并引发了一场从美国开始、随后席卷全球的氢能热潮。之后，2008年全球金融危机爆发，其后续影响给氢能发展带来难题，因为大量资金和精力被转向更紧迫的问题。2009年至2010年间，氢能热潮逐渐退去，原因有很多。另一个原因是当时的技术成本过高，成熟度也不足以实现商业应用。不过，用于氢能技术研发的资金使氢经济在随后的几年里逐步走向成熟。
氢成为有力的替代能源竞争者
氢花了近十年才重回视野。在此期间，日本、韩国和中国迅速成为氢能领域的领先者。2017年，日本和韩国决定正式支持氢经济，并将其作为能源安全战略的重要组成部分。与此同时，澳大利亚开始将可再生氢及其他可再生燃料视为新的大宗出口产品。
中国政府认为，氢是解决交通领域化石燃料污染问题的可行策略。中国提供了大量补贴、税收优惠和拨款，用于开发氢燃料电池汽车，并建设氢燃料加注和储能基础设施。宣布整个国家或城市可以完全依靠氢运行的宏大计划听起来或许像是梦想，但氢经济正稳步成为现实。
过去十年间持续的技术进步，使氢能理念得以强势回归。 《巴黎协定》以及多个国家在2021年宣布逐步淘汰内燃机的使用，也进一步推动了氢经济的发展。
加利福尼亚州和德国已经建成了多座氢燃料加注站。氢燃料电池还可储存太阳能、风能或水电等可再生能源产生的剩余能量。氢也应用于许多其他行业。石油和天然气行业以及食品行业分别在原油加工和食品加工中使用氢。
水资源的竞争性用途
利用可再生资源生产氢，需要对水进行电解：电流将水分子分解为氢和氧。然而，在水安全问题日益加剧、气候变化迅速发展且干旱频发的时代，水资源短缺已成为全球亟待解决的问题。世界人口不断增长更是加剧了水资源短缺。许多人质疑，将氢用于能源储存和交通燃料，是否会迫使能源、农业等行业争夺水资源。
以下数字仅为理论估算，供参考。各国不太可能完全转向氢能供应。不过，土地不足以部署风能和太阳能的小国，可能会完全依赖氢进口，包括新加坡、卡塔尔、卢森堡、巴林和马耳他。在这种情况下，这些国家不会依赖本国水资源生产氢，而是依赖出口国的水资源。
氢与氧燃烧释放能量后会生成水。这由此带来独特机遇：水资源短缺的国家不仅可以进口能源，还可以通过氢缓解缺水问题。
对这些数据集进行简单计算后可以发现，这些数据集可在世界银行网站上查阅，其中包括各国年度能源使用量和年度淡水总取水量。计算结果显示，在大多数情况下，以氢满足一国全部能源需求不应给水资源带来沉重负担。尽管这些数字仅能作为水安全问题的参考，但它们大致反映了转向氢经济的特定国家若要替代现有能源行业，需要多少水。
沙漠国家和岛国的需求最大
在所研究的135个国家中，只有9个国家若要完全转向氢能，当前淡水取水量需要增加10%以上；而62个国家的淡水取水量增幅不到1%。在转向氢能后取水量显著增加的国家中，可以看到明显的共同趋势：它们要么是年降水量很少的沙漠国家，如卡塔尔、以色列、科威特或巴林；要么是小型岛国，如新加坡、特立尼达和多巴哥或马耳他，这些国家也会因淡水储量有限而面临困难。
新加坡高度依赖邻国马来西亚提供淡水资源，位居榜首。若将能源转为氢能，新加坡的用水量必须增加约46.4%。而排名垫底的塔吉克斯坦只需增加0.056%。135个国家的平均值为3.3%。
氢经济也为已经面临缺水问题的国家带来有意思的前景，包括新加坡和卡塔尔。这两个国家不太可能自行生产氢，而会依赖进口氢。这使它们能够收集氢通过燃烧或燃料电池技术重新转化为能源时产生的水，并在当地重新利用这种高纯度水。
显然，对大多数国家而言，转向氢经济不会对水安全或其他耗水量大的行业造成负面影响。氢在交通市场的份额可能会显著提高，而其他能源相关行业很可能采用多种技术，从而降低氢能用水所占的比例。此外，氢在燃烧时或在燃料电池中与空气中的氧反应时会生成水，这些水可以收集起来再用于生产更多氢。随着更多国家将氢纳入能源议程，氢经济或许很快就会走进我们的家庭，为交通、电力生产、集中供暖乃至烹饪提供清洁、高效且零碳的解决方案。
本文计算所用数据取自世界银行，其数据源自联合国粮食及农业组织的 AQUASTAT 数据。对于有多条记录的国家，选取最接近2011年的年度数据，以匹配能源使用量（千吨油当量）。所有数据均记录于2011年，可从世界银行获取。计算采用的化学计量耗水量为每千克氢消耗9升水。这些计算未考虑冷却用水或氢价值链中的其他用水。
