摘要
第四次工業革命將由可再生能源推動,氫能將在能源轉型中發揮關鍵作用。根據國際能源署(IEA)的資料,為實現2050年淨零排放的目標,對於低碳排放的氫能源供應和使用方面的投資將達到1.2萬億美元。氫能委員會預計,到2050年,全球氫能市場規模將達到2.5萬億美元。美國能源部預計,到2050年,氫經濟將創造7,500億美元的年收入及340萬個職位。標普道瓊斯指數利用先進的機器學習及自然語言處理技術,設計並發佈了標普Kensho氫經濟指數。該指數旨在追踪從事氫經濟相關業務(主要包含氫能生産、運輸及存儲)的公司股票表現,本文將介紹氫經濟,以及我們如何通過指數方法來把握氫經濟帶來的機遇。
簡介
氫是元素周期表中最小且最簡單的元素,也是宇宙中最豐富的化學物質,約佔所有正常物質的75%。氫在地球上主要以分子形式存在,如存在於水分子和有機化合物分子中。與電力一樣,氫亦屬於二次能源。氫可由水産生;當氫分子和氧分子結合並發生反應,該過程釋放能量,産生水或者過氧化氫,並産生141.80 MJ/kg熱量,是柴油燃燒産生熱量(44.80 MJ/kg)的3倍,煤燃燒産生熱量(32.50 MJ/kg)的4.3倍。與燃燒柴油或煤不同,氫燃燒過程不産生任何碳排放。如果我們能减少或消除製氫過程中的碳排放,氫能將成為一種清潔、高效及可持續的能源,有望在未來數十年的減碳活動中發揮重要作用。
John Bockris教授於1970年在通用汽車科技中心的演講中提出「氫經濟」一詞。然而,氫經濟的發展進程緩慢且充滿挑戰,其主要原因是使用氫能需要大規模基礎設施投資且製氫成本較高。截至2020年,全球氫需求約為7,000萬噸(見圖表1),幾乎全部用作工業用途,如降低柴油燃料中的硫含量及製備氨氣和甲烷。未來,氫可取代天然氣為建築物供熱,並用於工業領域的煉油、水泥生産及煉鋼。氫也可以替代化石燃料用於汽車、火車、輪船甚至飛機等交通工具。此外,氫可以用來作為儲存過剩的電,以配合電力系統的整合。在2050年實現淨零排放的情景下,到2030年全球對氫的需求量可能會翻三倍,達到逾2億噸(見圖表1)。
在生産方面,氫目前主要由化石燃料(灰氫)製備而來,該製備過程每年排放近9億噸二氧化碳。然而,在未來淨零排放的情景下,藍氫和綠氫將成為新的製備方式(見圖表1)。