“氢”——实现碳中和的关键

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摘要：日本前首相菅义伟提出将经济与环境的良性循环作为增长战略的支柱，致力于实现绿色社会，并宣布了在2050年实现碳中和以及脱碳社会的目标。为了实现碳中和以及脱碳社会，氢能被寄予厚望，其中“绿氢”更是备受关注。本文将探讨目前氢能的实际情况及其潜力。

关键字：氢能、绿氢、碳中和、脱碳社会、氢能战略

脱碳化的全球性关键词——“碳中和”

在日本，“碳中和”一词经常与脱碳社会一起使用，其概念是抑制造成全球变暖的主要原因——二氧化碳的排放量。从“中和”一词可以看出，所谓“碳中和”并非意味着“碳”的零排放。

碳中和的基本理念是使“生产等排放的二氧化碳量”与“植物光合作用等吸收的二氧化碳量”相等，实现净二氧化碳排放量为零的目标。

二氧化碳伴随着从石油、煤炭等化石燃料提取能量大量排放，从工业革命时期开始至今，其排放量持续增加。从2018年的《全球二氧化碳排放量》来看，排放量最多的国家是被称为世界工厂的中国；日本处于全球排放量的第5位（图1）。

出处：基于日本防止全球变暖活动推进中心网站《EDMC/能源经济统计要览2021年版》数据制作而成

截至目前，已有一百多个国家和地区提出到2050年实现碳中和的目标。加上宣布2060年实现碳中和的中国在内，目前已经表明实现碳中和的国家和地区约占全球三分之二。

为了实现碳中和，日本宣布了“使温室气体整体排放量为零”这一更为严苛的目标，即不单单是二氧化碳，还包括所有温室效应气体。

“绿氢”—备受关注的新一代能源

为了实现碳中和，“氢”作为新一代能源备受关注。

氢是宇宙中存在最多的物质，燃烧可产生热能。氢最大的优点是作为能源燃烧时不会产生二氧化碳，同时，氢的能源效率非常高，甚至可以用作火箭燃料。

实际上，根据“制造方法的差异”，氢主要被分为以下3类（图2）。根据不同分类，制造过程中产生的二氧化碳排出量也有所不同。

所谓“绿氢”，是指利用风力发电和太阳能发电等可再生能源的电力对水（H₂O）进行分解而获得的氢。因此，“绿氢”的特点是制造过程中不会排放二氧化碳。

另外，还存在分解化石燃料制氢的方法，但该方法会产生副产物二氧化碳。将产生的二氧化碳直接排放到大气中而制得的氢被称为“灰氢”；产生的二氧化碳不排放到大气中，而是将其捕获并封存于地下而制得的氢被称为“蓝氢”。

截至2020年，全球生产的氢中，灰氢约占95%。今后，为了实现碳中和，必须普及绿氢和蓝氢。

到2050年氢市场规模或将达到2.5万亿美元以上

国际氢能委员会（Hydrogen Council）预测到2050年全球氢市场规模将达到2.5万亿美元以上，并创造约三千万个就业机会。氢能将占能源总需求的18%，同时，全球二氧化碳排放量将削减约60亿吨（相当于2018年全球二氧化碳排放量的18%）（图3）。

出处：基于国际氢能委员会「Hydrogen scaling up」的数据制作而成

但是，将氢作为能源加以利用时，存在制造成本高的课题。特别是绿氢，其制造成本几乎是以低成本的化石燃料为原料制氢的3倍。

比氢能更早普及的其他清洁能源，如风力发电和太阳能发电等从大约10年前开始，成本大幅降低。今后，如果绿氢也能在制造成本方面产生规模效益，则有望作为新一代能源发挥核心作用（图4）。

出处：基于日本经济产业省《经济产业省面向实现氢社会的举措》的数据制作而成

世界各国率先开展的先进举措

目前，世界各国和自治体开始主导实施氢能导入项目，其中绿氢最受关注。例如，欧盟在2020年7月宣布了到2050年的“氢能战略”，并决定投入4700亿欧元，将分3个阶段推进水电解装置的基础设施建设。最终到2050年，在所有难以实现脱碳化的产业部门普及绿氢。

民间企业也开始参与氢相关业务。例如，美国的石油相关企业为满足人们对于脱碳化的需求，于去年4月与日本的大型汽车制造商缔结了推动氢相关业务的战略合作。随着对氢能的期待高涨，今后大型企业之间的相互合作会更加频繁，大量排放温室气体的产业也会在商业模式上进行转变。

这些面向碳中和的举措蕴含着改变全球能源版图的可能性。2021年，世界各国政府和企业积极推动氢能利用，可以称之为“氢能元年”。

翻译：史海燕

审校：贾陆叶

李涵

统稿：李淑珊

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