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【研究】试问氢从何处来：氢能的碳足迹不轻！
2019-04-03 23:50:29· 来源：国际能源小数据
澳大利亚The Driven网站发表署名Bede Doherty的文章，探讨澳大利亚不同技术路径下氢能的碳足迹。1）电解制氢（使用电和水）电解水制氢是高能耗的过程，需要大约5
澳大利亚The Driven网站发表署名Bede Doherty的文章，探讨澳大利亚不同技术路径下氢能的碳足迹。
1）电解制氢（使用电和水）
电解水制氢是高能耗的过程，需要大约55千瓦时的能量来产生1公斤的氢。 55千瓦时足以为普通澳大利亚家庭供电3.5天。这一过程所需的水量也很大，每生产1公斤氢气约18升水。如果使用可再生能源进行电解，那么该过程是碳中性的。但是，如果该过程由当地电网供电，那么排放量仍然很高。目前澳大利亚电网的排放强度为0.9公斤二氧化碳当量/千瓦时，那么生产1公斤氢气相关的排放量为50公斤二氧化碳当量。丰田的Mirai氢气汽车（尺寸与汽油车丰田凯美瑞相似）1公斤氢气行驶100公里；相比之下，在城市条件下驾驶的汽油凯美瑞每100公里可产生约25公斤的二氧化碳当量。因此，如果使用澳大利亚电网来制氢，那么电动汽车将产生比汽油车更多的碳排放。
2）蒸汽甲烷重整制氢（使用甲烷和水）
氢还可以使用现有的工业过程，即蒸汽甲烷重整（“SMR”）从甲烷制成。但是，从甲烷气体制造1公斤的氢气将产生12公斤的二氧化碳排放以及消耗22升水。甲烷气通常用于为该过程提供动力，需要额外的1千瓦时的甲烷气燃烧以产生蒸汽。使用甲烷气体生产氢气的财务成本低于使用电解，因此市场机制如何从甲烷以外的任何来源购买氢气，从而锁定炼油厂端的二氧化碳排放。此外，由于澳大利亚甲烷短缺也缺水，从可用性角度以及供需驱动成本的角度来看，依赖甲烷制氢也是一种风险。
3）煤气化制氢（使用煤和水）
煤可以通过昂贵的高能源强度、高水耗的工业过程转化为氢气，但该过程也会产生二氧化碳。因此，以煤炭制氢无法实现降低汽车每公里成本和排放的目标。
4）氢气的分配过程排放
无论是电解、SMR还是煤气化制氢，氢气需要运输到服务站进行零售。为了使气体经济运输，需要进行压缩，通常的压力为700巴（相当于大气压力的700倍）。或者，氢气可以液化，需要的空间更小，但需要更大的压力和极低的温度（-250℃），这需要更多的能量。用于容纳氢气的容器不仅需要足够坚固以在用卡车运输时承受700巴的压力，需要由专门的、昂贵的材料制成。在加油站，氢气储罐也需要采用相同的坚固、安全、防漏材料制造。使用压缩方法配送氢气，所需能量约为以每公斤氢需要15千瓦时。如果这种能源是由可再生能源产生的，那么就没有二氧化碳排放。但是，如果使用澳大利亚电网进行压缩，则会产生另外13.5公斤的二氧化碳排放。
1）电解制氢（使用电和水）
电解水制氢是高能耗的过程，需要大约55千瓦时的能量来产生1公斤的氢。 55千瓦时足以为普通澳大利亚家庭供电3.5天。这一过程所需的水量也很大，每生产1公斤氢气约18升水。如果使用可再生能源进行电解，那么该过程是碳中性的。但是，如果该过程由当地电网供电，那么排放量仍然很高。目前澳大利亚电网的排放强度为0.9公斤二氧化碳当量/千瓦时，那么生产1公斤氢气相关的排放量为50公斤二氧化碳当量。丰田的Mirai氢气汽车（尺寸与汽油车丰田凯美瑞相似）1公斤氢气行驶100公里；相比之下，在城市条件下驾驶的汽油凯美瑞每100公里可产生约25公斤的二氧化碳当量。因此，如果使用澳大利亚电网来制氢，那么电动汽车将产生比汽油车更多的碳排放。
2）蒸汽甲烷重整制氢（使用甲烷和水）
氢还可以使用现有的工业过程，即蒸汽甲烷重整（“SMR”）从甲烷制成。但是，从甲烷气体制造1公斤的氢气将产生12公斤的二氧化碳排放以及消耗22升水。甲烷气通常用于为该过程提供动力，需要额外的1千瓦时的甲烷气燃烧以产生蒸汽。使用甲烷气体生产氢气的财务成本低于使用电解，因此市场机制如何从甲烷以外的任何来源购买氢气，从而锁定炼油厂端的二氧化碳排放。此外，由于澳大利亚甲烷短缺也缺水，从可用性角度以及供需驱动成本的角度来看，依赖甲烷制氢也是一种风险。
3）煤气化制氢（使用煤和水）
煤可以通过昂贵的高能源强度、高水耗的工业过程转化为氢气，但该过程也会产生二氧化碳。因此，以煤炭制氢无法实现降低汽车每公里成本和排放的目标。
4）氢气的分配过程排放
无论是电解、SMR还是煤气化制氢，氢气需要运输到服务站进行零售。为了使气体经济运输，需要进行压缩，通常的压力为700巴（相当于大气压力的700倍）。或者，氢气可以液化，需要的空间更小，但需要更大的压力和极低的温度（-250℃），这需要更多的能量。用于容纳氢气的容器不仅需要足够坚固以在用卡车运输时承受700巴的压力，需要由专门的、昂贵的材料制成。在加油站，氢气储罐也需要采用相同的坚固、安全、防漏材料制造。使用压缩方法配送氢气，所需能量约为以每公斤氢需要15千瓦时。如果这种能源是由可再生能源产生的，那么就没有二氧化碳排放。但是，如果使用澳大利亚电网进行压缩，则会产生另外13.5公斤的二氧化碳排放。
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