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綜合報道 | 國際能源網/氫能匯 黃連
近年來，隨著氫能產業逐漸興起，“氫能社會”話題在國際層面上引起了不小的關注。其中，德國表現最為突出。早在上世紀70年代，德國就已經將視線放在了能源轉型上。作為一直致力于在降低碳排放道路上實現全球領先水平的國家，氫能是德國達到低碳目標的主要形式之一。
2018年9月，德國與歐盟委員會及27個歐洲國家共同簽署了“歐洲氫能倡議”，將氫能技術和系統確立為具有戰略意義的價值創造鏈；2019年9月，德國聯邦政府出臺了“氣候保護計劃2030”，以期達成2030年溫室氣體排放比1990年減少55%的目標，文中提到了氫能對發展氣候友好型經濟的重要性，并宣布將發布氫能戰略；2020年6月，德國聯邦內閣經過長達半年的醞釀后，批準并出臺了具有里程碑意義的《國家氫能戰略》（以下簡稱“戰略”）。
這是全世界的首個國家氫能戰略，超越了氫本身，并涵蓋了廣義的動力燃料范疇。該戰略的出臺將可再生能源制氫放到了重點發展方向上，不僅為德國氫能產業確認了“綠氫”的優先發展地位，確保了德國在氫能源技術的開發和出口方面的領導作用，同時也展現了德國大力支持和發展氫能的壯志雄心。
01、綠氫將是未來投資的重點
德國聯邦內閣通過的《國家氫能戰略》，為德國未來氫能的制取、運輸、使用和再利用以及相應的技術創新和投資制定了協調一致的行動框架。該戰略指出，清潔、安全和經濟的能源供應對于我們的生活至關重要。成功實現能源轉型，意味著要將供應安全性、經濟性和環保性與創新型和智能型氣候保護結合起來。因此，人類需要為目前仍在使用的化石能源找到替代品。
德國經濟部部長阿爾特邁爾表示，“氫能在替代化石燃料問題上起著關鍵作用。我們必須現在就做出抉擇，如此德國才能在氫能技術中成為世界第一。”
這樣的想法并非沒有道理。在德國發布的《國家氫能戰略》中，氫能被視為一種應用范圍廣泛的能源形式，在燃料電池中，既可作為合成燃料的基礎，又可作為存儲可再生能源的媒介；氫燃料是新能源行業耦合的基本要素之一，在無法直接使用可再生能源電能的領域中，綠電制氫及其下游衍生環節產業（Power-to-X，PtX系統）為脫碳開啟了新途徑。而在當今許多化學和工業工藝過程中，氫已經不可或缺。此外，將氫作為原料使用，可在其他按照目前的技術水平尚不能采用脫碳技術的生產過程中實現脫碳化......
氫能匯了解到，德國目前的氫氣使用量約為55 TWh。據德國《國家氫能戰略》預計，由于市場增長的推動，到2030年，氫的需求將達到最初的增長目標，在工業部門（化工，石化和鋼鐵行業）中表現明顯，而交通運輸行業屆時預估增幅較小。此外，近幾年德國使用氫燃料電池驅動電動汽車的需求正保持增長的態勢，戰略預計到2050年，德國對氫燃料的需求將增加到110 TWh至380 TWh之間。
因此，為了能夠將氫變成脫碳化戰略的一個核心組成部分，德國政府在戰略中認定，只有在可再生能源基礎上制取的氫（“綠氫”）才是長期可持續的，對于德國的核心工業（例如鋼鐵和化學工業）以及交通運輸部門達成脫碳目標至關重要。戰略提到，在未來的十年內世界上將會形成一個全球和歐洲氫能市場。在這個市場上除了綠氫，也將交易碳中和氫（例如“藍氫”或“青氫”）。所以，德國聯邦政府在氫能發展方面的主要方向就是發展氫能技術，利用“綠氫”，支持“綠氫”順利的市場推廣，以及建立相應的價值創造鏈。
氫能匯發現，德國聯邦政府在此次戰略中，共提出了38個有助于實現國家氣候目標，為德國經濟創建新的價值鏈以及進一步發展國際能源政策合作所必需的具體步驟和措施，保障可再生能源比例不斷提高情況下德國能源供應系統的安全性、經濟性和氣候友好性。其中，戰略明確表示，德國將以共有的氫能路線圖作為指南針，致力于將本國打造為全球市場上“綠氫”技術的領先供應者。
戰略指出，在發展氫能上德國計劃分兩步走：在2020年到2023年，主要目標是為德國氫能源國內市場打好基礎；在2024年到2030年，主要任務是鞏固國內市場，建立歐洲與國際市場，服務德國經濟。
但是就目前情況來看，能源轉型預計所需的大量氫能無法僅靠在德國“一家”生產，因為德國境內可再生能源的生產能力是有限的，是以在未來德國必然仍將是一個能源進口大國。鑒于此，德國圍繞著“氫能”主題擴大和加強國際合作關系勢在必行。氫能匯了解到，為支持這一戰略順利實施，德國政府將在現有基礎上投入70億歐元用于氫能源市場推廣，另外還準備20億歐元用于相關國際合作。
戰略指出，氫及其衍生產品的國際貿易是一個意義重大的工業和地緣政治因素。在國際層面上，如果潛在供應國和進口國能根據合作伙伴的要求進行調整，那么這些國家之間的合作可以促進他們對氣候保護做出貢獻，加速氫能技術的市場啟動，創造可持續的增長和發展機會。這有助于氫能生產的認證和可持續性達成高水平的標準。而對于德國來說，促進德國與國際氫能之間的貿易往來，對于提高和維持德國在歐洲能源戰略中的優勢地位和主導權，發揮著重要作用。
此外，德國政府組織成立了國家氫能源理事會，該理事會由26名來自經濟界、科學界和社會的高級專家（不隸屬于公共管理機構）組成。氫能理事會的成員具備制取、研究和創新、 工業脫碳化、交通和建筑/供熱、基礎設施、 國際合作伙伴關系以及氣候和可持續性等方面的專業知識。他們將會在國家氫能戰略的執行和繼續開發過程中，以提出意見和行動建議的方式向國務秘書委員會提供咨詢和支持。
德國國家氫能戰略，從技術、市場、監管等各個方面，實現了較為全面的規劃。但還是要看實施情況，來衡量該戰略的有效性。
02、直面發展氫能路上的難點
雖然，德國已實現了氫氣制取、運輸、儲存及燃料電池應用的氫能全產業鏈，且已將燃料電池技術應用到汽車、船舶和發電站等多個領域。但目前清潔氫氣仍無法被廣泛使用，德國要實現其全面氫能戰略目標，還面臨幾大難題。
難題一：產業設備改造成本高
德國有三分之一的碳排放來源于工業生產過程，尾氣排放由工業加工中的化學反應生成，如鋼鐵工業、非黑色金屬冶煉、非金屬制造（水泥）、化工工業等。在減少碳排放的背景下，業界自然尋求改變或者優化工藝流程的方法。
以鋼鐵工業為例，其作為重工業中碳排放最高的部門，其減排任務需要通過綠電存量替代實現：即使用可再生能源的電力供應，代替現有工藝環節中直接或者間接使用燃煤供能的局面。在德國漢堡、下薩克森州薩爾茨吉特以及瑞典呂勒奧，已經有模塊化的氫能替代高爐投產試運行，但對其它存量工業而言，設備改造依然是一個漫長而又艱巨的過程，僅改造資金一項，就占設備初期投資的20%到30%，如何說服業界接受這一額外成本，并同步擴大設備技術成熟度，減低單位成本，是擺在氫能工業目前的難題之一。
難題二：德國可再生能源無法支撐龐大綠氫需求
根據德國化工協會VCI的估算，若需要通過成本高昂的綠氫達成徹底的碳中和目標，僅化工行業全年需要的可再生能源量已經相當于目前全德國化工行業年用電量的11倍。德國有限的國土已很難大規模生產可再生能源。
難題三：國際合作前景不明朗
德國本地無法提供足夠綠氫，便需要進行國際合作。在德國氫能戰略第二階段涉及的國際合作中，德國計劃在摩洛哥和阿爾及利亞投入20億歐元，以建立大型光伏電站就地電解制氫。但能否順利與相關國家合作是一個未知數，其中包括資金問題、北非政局不穩、跨地中海電網鋪設等一系列問題。
難題四：免除的附加費由誰買單
德國氫能戰略中明確，電解制氫所需的可再生能源，將享有免除可再生能源附加費的待遇。該附加費是德國政府給予風光發電補貼的財政源頭。這意味著普通電力消費者分配到的附加費會進一步上漲。目前，德國的居民電價水平已僅次于丹麥，位列歐洲第二名。
難題五：戰略中相關細節不足
受限于綠氫高昂的成本以及歐洲鋼鐵業居高不下的人工成本，“綠色鋼鐵”在世界市場上注定沒有任何優勢。氫能戰略提倡，促進市場對綠色鋼鐵的需求，但并未給出任何切實可行的方案。
難題六：氫氣運輸面臨法規限制
龐大的氫氣被生產出來后，需要運輸到不同領域和環節，但在德國，氫氣的運輸問題面臨著舊有法規的掣肘。德國氫能戰略提出，應當充分利用現有天然氣網絡構建氫氣網絡。今年1月底，德國管道聯合會已規劃了5900公里長的氫氣管線，但氫氣在德國法律意義上并未被認定為管道氣體。
來源：氫能匯
