撰文 / 馬曉蕾

編輯 / 牛跟尚

設(shè)計 /趙昊然

來源 / Bloomberg，作者：David Fickling

世界正處于可能成為其最重要的能源實驗的節(jié)點上。

如果能夠成功建立一個生產(chǎn)綠色氫氣的新工業(yè)，我們就可能獲得了防止毀滅性氣候變化的最后一塊拼圖。如果最終失敗了，我們可能在一個無價值的事情上花費了數(shù)千億美元。

這就是為什么最近幾個月歐洲、澳大利亞和智利宣布的一系列氫氣項目讓人既興奮又擔(dān)憂。僅歐盟就預(yù)計到2050年在綠色氫氣上花費高達4700億歐元。如果要讓整個世界朝著同樣的方向發(fā)展，所花費的費用至少是其兩倍。

一個可行的綠色氫氣產(chǎn)業(yè)可以為鋼鐵、水泥和化肥生產(chǎn)提供動力；為卡車、火車、船舶和飛機提供燃料；平衡基于風(fēng)能和太陽能的電網(wǎng)，并在此過程中消除全球約四分之一的二氧化碳排放。

這樣的前景將有助于實現(xiàn)經(jīng)濟領(lǐng)域的低碳化，而這是風(fēng)能和太陽能無法達到的。它還將為零碳電力的需求提供一個強大的新來源，這種電力為電解器提供動力，將水分解成氧氣和綠色氫氣。

氫電解廠附近的風(fēng)力渦輪機

不過，前途未卜。目前，這種電解氫的規(guī)模幾乎還只是一個家庭手工作坊的水平。大多數(shù)電解器都是手工制造，世界上99%的工業(yè)氫氣不是“綠色的”，而是“灰色的”，是用天然氣或煤炭生產(chǎn)的，其碳排放水平依舊很高。最大的電解器生產(chǎn)商挪威的Nel ASA公司，每年能生產(chǎn)80兆瓦的電解器，規(guī)模不大。為了讓世界走上零排放的道路，我們需要安裝200萬兆瓦或更多。

氫的“顏色”。氫的生產(chǎn)因原料和最終產(chǎn)品的不同而不同左：“灰氫”，化石燃料燃燒獲得，產(chǎn)生副產(chǎn)物二氧化碳；中：“藍氫”，化石燃料燃燒獲得，可以捕獲和儲存大部分被釋放出來的二氧化碳；右“綠氫”，電解水獲得，副產(chǎn)物是氧氣

在過去十年里，可再生能源和鋰離子電池改變了能源行業(yè)的方式。在2005年左右，即使是像英國經(jīng)濟學(xué)家尼古拉斯?斯特恩（Nicholas Stern）這樣的氣候行動倡導(dǎo)者，也不認為風(fēng)能和太陽能能在2030年代之前與化石燃料進行經(jīng)濟競爭。

事情的結(jié)果卻截然不同。Lazard Ltd.指出，自2009年以來，美國無補貼的太陽能發(fā)電成本已經(jīng)下降了90%，風(fēng)能下降了70%。根據(jù)BloombergNEF的數(shù)據(jù)，電池價格在類似時期下滑了87%。煤炭已經(jīng)在從電力領(lǐng)域撤退，許多世界上最大的獨立石油公司認為石油需求已經(jīng)達到或接近峰值。

如果綠色氫能實現(xiàn)可再生動力式的成本下降，從目前的每公斤3美元到8美元，它就很有機會與成本僅為1美元的灰氫競爭。如果部署失敗或技術(shù)出現(xiàn)，世界將留下一批耗巨資建設(shè)的氫氣生產(chǎn)廠遺址。此外，本可用于其他脫碳技術(shù)的數(shù)十億資金將被浪費掉。

能源的平均水平成本：核能（Nuclear），煤（Coal），基本負載氣體（Baseload Gas），太陽能（Solar），風(fēng)能（Wind）。在過去的十年里，可再生能源已經(jīng)成功地削弱了傳統(tǒng)的發(fā)電能力

我們所面臨的這兩種未來中的哪一種將由“萊特定律”（Wright’s Law）決定，這是一個關(guān)于制造業(yè)的假設(shè)，可以追溯到飛機工業(yè)的早期。它指出，累計產(chǎn)量每增加一倍，技術(shù)成本就會以一個固定的百分比下降。

工廠更善于尋找效率；需求的增加推動了規(guī)模經(jīng)濟；更大的產(chǎn)量鼓勵供應(yīng)商以更便宜的價格生產(chǎn)原材料。(更著名的摩爾定律預(yù)言了計算能力成本的急劇下降，它可以被理解為萊特定律的一個特例)。

這個成本下降的百分比被稱為“學(xué)習(xí)率”，似乎可以解釋為什么新生的可再生能源技術(shù)可以如此迅速地變得便宜。根據(jù)BloombergNEF的數(shù)據(jù)，太陽能組件的學(xué)習(xí)率高達28.5%，這意味著安裝量增加8倍，成本將降低近三分之二。價格的下降就會引發(fā)更多的需求，鼓勵更多的太陽能安裝，再次降低成本，形成良性循環(huán)。化石技術(shù)無法與這種優(yōu)勢競爭，因為它們最大的成本通常是燃料本身，而燃料的價格并沒有出現(xiàn)長期的下降趨勢。

學(xué)習(xí)率的不確定性決定了一項技術(shù)的成敗，如果你假設(shè)一個更大的現(xiàn)有容量，增加容量所帶來的成本下降將會更小，如果你假設(shè)一個更快的學(xué)習(xí)速度，成本下降的幅度會更大學(xué)習(xí)率的預(yù)估與電解器的成本有關(guān)，而不是圖表中顯示的氫的成本。綠色氫的價格實際上有很大的差異

綠色氫氣是否會走上與太陽能、風(fēng)能和電池相同的道路？我們有充分的理由這么認為。首先，綠色氫氣廠近一半的成本將來自于為電解器提供電力的可再生發(fā)電機和電池，我們已經(jīng)有很多關(guān)于那里學(xué)習(xí)率的數(shù)據(jù)。另一半大部分是電解器本身，彭博社NEF估計這些顯示的改進幅度在18%到20%，與鋰離子電池相當(dāng)。

但也有潛在的問題。學(xué)習(xí)率假說現(xiàn)在被認可了，但就在15年前，人們對它的看法還比較懷疑。原材料的價格可能會使成本下降長期脫軌，正如我們在21世紀第一個10年里看到的那樣，由于制造光伏硅片所需的多晶硅短缺，太陽能價格停滯了10年之久。鈷的類似短缺也可能使鋰離子電池的預(yù)期價格下降脫軌。PEM電解器是生產(chǎn)綠色氫氣的最有前途的技術(shù)之一，目前的設(shè)計受鉑族金屬和Chemours公司生產(chǎn)的合成膜Nafion的價格影響很大。

更大的問題可能是，成本的下降高度依賴于對學(xué)習(xí)率和累積能力估計的準(zhǔn)確性，而目前仍然缺乏可靠的數(shù)據(jù)來進行這種分析。

電解器的安裝量估計從170兆瓦到20,000兆瓦不等。在前一種情況下，在未來十年內(nèi)安裝10萬兆瓦的電解器會使容量翻10倍。按18%的學(xué)習(xí)率計算，這應(yīng)該會降低近90%的成本，使電解器與任何基于化石燃料的替代品相比都具有競爭力。

在后一種情況下，我們只能看到兩到三倍的增長，這是不可能夠的。學(xué)習(xí)率本身也顯示出很大的誤差條。一項學(xué)習(xí)率為24%的技術(shù)，在電解器預(yù)估的上限，只需要將產(chǎn)能翻倍四五倍就可以將價格降低一半。如果學(xué)習(xí)率為12%，在下限，你需要將安裝量增加50倍。

這種不確定性可能會促使結(jié)果大相徑庭。如果現(xiàn)有產(chǎn)能較低，學(xué)習(xí)率較高，綠色氫氣可能會像風(fēng)能、太陽能和電池一樣，給能源帶來巨大的變革。如果現(xiàn)有產(chǎn)能較高，學(xué)習(xí)率較低，投資者可能會在該技術(shù)能夠擴大規(guī)模之前就放棄該技術(shù)。