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随着人类努力减少温室气体排放并遏制地球变暖的速度，科学家、政府和行业领导者正在寻找低碳替代品来为未来提供动力。除了太阳能和风能等可再生能源外，氢气作为一种首选燃料正日益受到关注——特别是对于炼钢等能源密集型过程。
然而，氢气的碳足迹不一定像倡导者所说的那样微不足道。根据一项由荷兰埃因霍芬理工大学新技术环境影响研究员 Kiane de Kleijne 领导的新研究，氢气的气候友好性最终取决于许多因素，其中最重要的是氢气的生产地点和方式。
如今，大多数氢气都是通过一种称为蒸汽重整的化学过程从天然气中生产出来的。这种氢气——被称为“灰氢”——污染严重；每生产一公斤可用氢气，该过程就会排放相当于 13.7 公斤二氧化碳的污染物。稍微好一点的选择是“蓝氢”，在这种情况下，氢气生产与碳捕获和储存系统相结合。理论上，这可以将排放量降至每公斤氢气约 6 公斤二氧化碳。然而，碳捕获技术成本高昂且在很大程度上未经证实；它很少能达到适度的捕获水平。
真正引起专家关注的是“绿氢”，这是通过使用可再生能源——例如太阳能或风能——通过称为电解的过程，将水分解成氢气和氧气而产生的。国际能源署（一个政府间组织）和许多国家政府声称，由绿氢驱动的项目不会产生温室气体排放。这刺激了世界各国政府出台了一系列旨在推动绿氢产业发展的补贴。
但是，绿氢之所以不产生碳排放，不仅仅是因为电解水产生的对环境有害的污染很少。要真正了解氢气的环境足迹，就需要考虑生产和使用它所涉及的所有其他方面，例如建造可再生能源和电解基础设施、储存氢气以及将其运往世界各地。这些因素统称为隐含排放。
de Kleijne 说：“政府的政策不是在考虑隐含排放的情况下制定的。但‘如果我们不计算它们，我们就看不到它们。’”
为了更好地了解新兴绿氢产业未来的足迹，de Kleijne 和她的同事们估算了到 2030 年全球计划建造的 1000 多个绿氢项目可能产生的隐含排放。科学家们分析了每个工厂提出的设计和电力来源，以及不同氢气运输方法产生的排放。例如，许多项目计划通过先将氢气转化为液氨，然后在另一端再将其转化回氢气来运输氢气。但这种转化是能源密集型的，并且在此过程中会损失高达 30% 的氢气。
de Kleijne 的团队发现，在最好的情况下，绿氢生产每生产一公斤氢气，会产生约 2.9 公斤二氧化碳当量污染物。然后，根据是通过管道还是船舶运输，再加上每公斤氢气 1.5 或 1.8 公斤的碳排放。
de Kleijne 说，如果将这些隐含排放量纳入官方计算，那么许多拟议的绿氢项目将难以达到与气候相关的目标，例如欧盟的可再生燃料阈值，该阈值要求氢燃料每公斤氢气产生的二氧化碳少于 3.4 公斤才能被视为清洁燃料。
约克大学（安大略省）可持续能源和气候变化研究员 Mark Winfield 表示，该研究加强了许多科学家和环保人士已经发出的关于绿氢的警告。Winfield 说：“排放量会在整个生命周期中累积，所以我们最终可能不会像我们想象的那样取得多大进展。”
总的来说，de Kleijne 说，绿氢将始终比灰氢和蓝氢更清洁，后者也面临着同样的隐含排放挑战。然而，即使在绿氢生产领域，分析也表明，某些方法比其他方法要清洁得多。
科学家们发现，绿氢工厂之间最大的差异源于为电解供电的可再生能源类型以及工厂的配置。风力发电通常优于太阳能，因为建造风力涡轮机的碳成本低于部署太阳能电池板。一个连接到更广泛电网的绿氢工厂——这意味着它可以将多余的电力送回电网——比独立的工厂要好。
决定特定工厂气候友好性的另一个重要因素是工厂距离最终用户有多远以及氢气如何到达他们那里。管道在短距离内排放量最低，而船舶在长距离上效率更高。de Kleijne 说：“避免运输是最重要的条件之一”，因此在靠近氢气使用地点建造工厂是关键。
行业协会开放氢气倡议组织执行董事 Zane McDonald 表示，氢气生产行业高度意识到需要考虑隐含排放；这就是他的团队正在开发一种标准化的方法来估算项目排放量。McDonald 说，目标是为项目负责人提供减少隐含排放的方法。这样做有很强的经济激励。McDonald 指出，在美国，45V 税收抵免（支持绿氢项目的发展）为更清洁的项目提供了更多抵免。
McDonald 说：“制定一项有利于我们投资脱碳措施，并侵蚀不这样做组织的竞争优势的政策，是我们确保组织开始进行这些投资的方式。”
Winfield 说，de Kleijne 的工作强调了需要根据具体项目来考察氢气生产，而不是对它的绿色证书做出笼统的假设。在某些时间和地点，可再生能源驱动的氢气生产将是一个不错的选择。但 Winfield 说，通常情况下，使用可再生能源生产然后运往世界各地的氢气只是引入了额外的不必要步骤。
他说：“我们应该尽可能直接电气化，只有在有合乎逻辑的良好用例时才去使用氢气。”
de Kleijne 同意。“如果你能直接用可再生能源使某样东西电气化，那就去做吧。”
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