什么是氢能 ？

麦肯锡解释者 什么是氢能？ 氢能是化石燃料的替代品，可能代表了一种更清洁的方式来为我们的世界提供动力。 燃料始终有动力人类技术，从让我们首先烹饪食物的木火到为工业革命提供食物的化石燃料，并使我们的现代生活方式成为可能。但是，鉴于气候变化，化石燃料的燃烧一直受到审查。 什么是净零？ 净零是指释放到大气中的温室气体排放量等于去除量的理想状态。为了防止地球永久和灾难性的变暖，所有行业都必须实现净零。脱碳，即大气中碳的减少，可以通过切换到排放较少碳的能源并抵消排放的任何碳来实现。许多组织和政府已承诺在未来几年实现脱碳，或向净零过渡。 一些科学家认为，氢能可能是一种更清洁，更有效的方式来为我们的世界提供动力。氢是一种自然存在的气体，它是宇宙中最丰富的物质。（希腊语中的意思是“水形成剂”，因为氢在燃烧时会产生水。）清洁氢是以非常低或零碳排放产生的氢。该术语也指氢的衍生产品，包括清洁燃料。 什么是绿色氢？ 绿色氢是来自水的氢。它是使用称为电解的过程创建的，其中来自可再生能源的电力用于将水中的氢分子与氧分子分离。因为这里使用的电力来自可再生能源，所以没有温室气体排放。 当与其他技术一起使用时，例如可再生能源和生物燃料，氢具有使整个行业脱碳的潜力，其中包括一些最糟糕的温室气体排放国。根据麦肯锡的分析，到2050年，氢可能占全球年度减排量的20％以上。 绿色氢是一个相对较新的技术发展。传统上，全球收获的大多数氢气都来自煤炭或天然气等化石燃料。传统的收获方法,例如蒸汽重整(由此在催化剂例如镍的存在下用蒸汽处理天然气)产生温室气体,其在未来将需要被捕获或抵消。蒸汽重整产生所谓的灰色氢气。（如果捕获并存储了灰色氢产生的碳，则结果称为蓝色氢。). 氢对实现净零的潜在贡献在组织和政府中并没有丢失。截至2023年5月，全球已经宣布了1000多个大型氢气项目，直接投资达3200亿美元。在欧洲，迄今为止已经在氢项目上投资了1, 170亿美元，麦肯锡预计氢将在实现脱碳目标方面发挥重要作用。 到2030年，绿色氢生产成本预计将下降约50％。到2050年，包括碳成本在内的灰色氢预计将比蓝色或绿色昂贵得多。 氢在脱碳工业中究竟会如何发挥作用？氢能的类型是什么，以及什么阻碍了广泛采用？继续阅读以找出答案。 了解更多关于麦肯锡的石油和天然气业务。 了解更多关于麦肯锡的石油和天然气业务。 哪些挑战阻碍了氢能的大规模采用？ 氢如何帮助各种高排放行业实现气候目标？ 严重依赖化石燃料的行业，如重工业和长途运输，将从氢能中受益最大。钢铁行业占全球年排放量的8％，这是一个特殊的机会。麦肯锡研究了欧洲钢铁行业的参与者如何通过将工厂转换为绿色氢气来脱碳（当它以足够的数量和有竞争力的成本提供时）。到2030年，基于氢的炼钢可能占通过氢避免的排放量的近20％。 氢价值链既复杂又资本密集型。更重要的是，该行业的许多细分市场尚未以相同的速度发展-而那些快速发展的技术和法规发展如此之快，以至于保持最新状态可能是一个挑战。 更重要的是，氢能确实会产生排放，但数量差异很大，并且比其他能源生产方法更容易控制。例如，绿色氢可以在可再生能源丰富的地区由100％的太阳能和风能生产，并输送到任何加油站。 未来几年，长途运输也将面临一些重大变化。全球监管机构正在收紧排放标准：在欧洲，从2030年开始，监管机构将要求制造商将新的公路卡车的二氧化碳排放量与2019年的水平相比减少30％。美国也有类似的情况：2027年全国减排目标比2010年低了近50%。美国15个州有额外的要求，要求到2030年售出的卡车中30%必须是零排放的。 That said, the primary rowblock preventing hydrogen frommeaningly contributing to decarbonization is investmentcost. Commission to a path to net zero will requireadditional direct investments in hydrogen of $4600 billion.This investment gnap break 氢内燃机可能有助于长途运输业应对这些监管挑战。虽然距离广泛采用还有很长的路要走，但氢内燃机可以相对容易地从内燃机转换，而不是依靠电池和燃料电池技术运行的发动机。更重要的是，他们可以利用现有的专业知识和就业机会，并利用汽车行业现有的供应链和生产能力。 —生产。到2030年，清洁氢气生产需要大约1500亿美元的投资。 —传输，分配和存储。这里的投资对于获得具有成本竞争力的氢供应至关重要。这些可能包括开发车辆加油基础设施或建造管道以供应工业工厂。目前，这里的投资缺口超过1650亿美元。 冷却至- 252 ° C，这是所有元素的最低沸点之一。 -最终用途应用。要满足氢的各种最终用途应用（包括钢铁生产和运输）的预计需求，将需要额外投资1450亿美元。 4.促进跨价值链，客户和国家的合作：为了使新生的清洁氢价值链持续发展，各个阶段的参与者必须共同努力。这可能包括客户与生产者之间的长期承购协议或政府间伙伴关系。 为了使氢气有助于能源转型，未来十年的扩大规模至关重要。 了解更多关于麦肯锡的石油和天然气业务。 氢领域的参与者在加速全球采用方面可以发挥什么作用？ 氢能市场规模需要什么？ 为了实现氢能的巨大潜力，富含碳氢化合物的国家需要解决以下四个方面的问题： 富氢国家的所有利益相关者都可以发挥关键作用。 政府可以在本地和国际氢经济的初步发展中发挥主导作用。这样做需要制定氢路线图，包括制定国家氢生产的雄心，实施不同部门脱碳的法规，以刺激当地对氢的需求。建立政府间伙伴关系，以确保对当地氢气出口的需求，发展整个价值链氢气生产本地化的观点，并通过监管支持支持氢气部署。 1.扩大竞争性供应：为了实现氢能的潜力，富含碳氢化合物的国家将需要扩大蓝色和绿色氢的规模。蓝色氢将在短期到中期发挥关键作用；绿色氢将在中长期占据更大的市场份额，因为它在经济上变得越来越可行。 2.刺激当地需求：为了建立一个健康的氢生态系统，除了主要出口产品之外，还需要一个当地的氢市场。有关脱碳和清洁空气的法规可能有助于刺激需求。3.发展运输技术：氢很难运输。它必须是液体形式或转化为氨。两者都很昂贵，液化氢在技术上也具有挑战性：它需要 氢价值链中的利益相关者，包括公用事业公司，化学公司，能源密集型行业和航运公司，可以制定氢战略以利用这一机会。利益相关者应专注于人才开发，伙伴关系，扩大供应市场以及长期需求伙伴关系或承购协议等领域。 了解更多关于麦肯锡的石油和天然气实践，并查看氢能相关的工作机会，如果你有兴趣工作 —“保护欧洲的绿色钢铁：面对天然气挑战”，2022年6月21日，弗兰克·贝卡尔特，马克-丹尼尔·哈尔布格瓦克斯，克里斯蒂安·霍夫曼，布鲁诺·范·奥尔巴达和玛琳·韦默 对于麦肯锡。引用的 文章： —“氢的潜力”，2022年6月8日，Suzane de S á，Thomas Geissmann，Jesse Noffsinger，RimRezgui和Jes ú s Rodriguez Gonzalez —“碳氢化合物丰富国家的清洁氢机会”，2022年11月23日，Arnout de Pee，Tarek El Sayed，MohamedGhonima，Ruchin Jain，Rachid Majiti，Joe Rahi和Maurits Waardenburg —“休斯顿作为全球清洁氢中心的中心”，2022年6月2日，Nikhil Ati，Filipe Barbosa，AbhinavCharan，Alex Lin，Brandon McGee，ThomasSeitz，Doug Stuart和Clint Wood —“关于氢在净零未来中的作用的五个图表”，2022年10月25日，Bernd Heid，Alma Sator，Maurits Waardenburg和Markus Wilthaner —“氢内燃机如何为零排放做出贡献”，2021年6月25日，Bernd Heid，Christopher Martens和Anna Orthofer 了解并直接与麦肯锡氢能源高级专家接触 FilipeBarbosa是麦肯锡休斯顿办事处的高级合伙人，TarekElSayed是利雅得办事处的高级合伙人和管理合伙人，BerndHeid是科隆办事处的高级合伙人，RachidMajiti是迪拜办事处的高级合伙人。