[落后的氢经济]清洁能源氢气“无油国”摘掉枷锁

by Ryu Hyunseok

Published 14 Mar.2023 09:26(KST)

Updated 14 Mar.2023 10:06(KST)

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按生产方式分为灰氢、蓝氢、绿氢、粉氢四类
灰氢、蓝氢、绿氢、粉氢等多种形态并存
“一滴石油都不产”的国家迎来摘掉枷锁机遇
需由国家投资建设生产、运输与储存设施

编者按氢是地球上最常见的元素，燃烧时只排放水。由于不排放温室气体，在碳中和时代被视为新的能源而备受关注。世界各国都在为培育氢经济而努力。韩国是全球最早开发氢燃料电池汽车的国家之一，普及率也位居世界第一，但前路仍然漫长。尤其是新政府上台后，外界担忧氢能政策是否在倒退的声音不断扩散。为此，本文梳理作为未来能源的氢的作用以及政策性支持的重要性。

“一滴石油都不产的国家。”

自20世纪70年代以来，这句话在耳边回响了整整50年。能源曾是束缚韩国经济的枷锁。然而形势正在出现变化的征兆。韩国经济有可能借助氢能源之翼腾飞的时刻已经到来。大韩民国在氢燃料电池汽车、氢燃料电池领域正与世界排名第一、第二的国家竞争。但在生产、运输、储存方面却相对落后。有舆论指出，从提升国家竞争力的角度出发，必须深入理解氢能源并开发相关技术。

氢是最常见的元素，占宇宙的75%。太阳也是在氢原子通过核聚变反应转变为氦的过程中释放光和热。氢因此被视为易于获取、燃烧后除水之外不残留其他物质的未来清洁能源。问题在于，自然状态下并不存在纯净的氢。绝大多数以与水结合或以烃类形式存在。最终，为了获得氢，分离工艺不可或缺。

按照制造方式不同，氢被分为灰氢、蓝氢、绿氢和粉氢等。灰氢是从在工业过程中加工、利用石油化工原料石脑油时排放的混合气体中提取出来的氢；也有一种方式是将天然气（甲烷）与高温高压水蒸气混合后，通过催化反应分解获得。目前灰氢使用量最大，价格也最便宜，但大量产生二氧化碳，与碳中和目标相去甚远，这是致命缺陷。蓝氢的制取方式与灰氢相同，但通过二氧化碳捕集与封存技术（CCS）减少了碳排放量。

利用催化剂进行水电解制氢的实验。资料图片。

相对而言，利用电力对水进行电解（氢电解）生产的氢被称为绿氢和粉氢。绿氢是利用太阳能、风能等可再生能源发电后生产的氢，被视为几乎不产生二氧化碳排放的终极清洁能源。但目前可再生能源的价格依然偏高，用作催化剂的铂等贵金属价格也十分昂贵。要实现商业化，必须通过完善基础设施和技术创新来获得价格竞争力。粉氢则利用核电站的富余电力和热能生产。撇开核电本身存在的放射性废弃物、事故风险等问题不谈，其成本较低，碳排放几乎为零。

目前，根据国际能源署（International Energy Agency）标准，氢的生产成本大致为：灰氢每千克1至2.2美元，蓝氢每千克1.5至3美元，绿氢每千克3至7.2美元。但如果再加上运输费用和储存成本，总成本还会进一步上升。不过从环保角度来看，被认为别无他选。况且化石燃料价格持续上涨，总有枯竭的一天。

以使用不同能源驱动的汽车为例。由于各车型油耗不同，难以进行完全精确的比较，但氢燃料电池汽车的能效表现相当优异。氢燃料电池汽车不采用内燃机发动机，而是配备燃料电池堆、驱动电机和氢储存装置等，通过氢与氧的化学反应产生电能驱动电机运转。代表性氢燃料电池汽车Nexo的综合续航效率为每千克93.7至96.2公里。在液化石油气（LPG）车型中，Renault Korea Motors的“QM6 LPe”占据最高市场份额，其油耗为每升8.6至8.9公里。去年在韩国国内乘用车整体销量中位居第一的起亚“Sorento”，其2.5升汽油涡轮增压车型的油耗为每升10.3至11公里。

以本月9日为基准，全国平均氢价为每千克9427韩元，液化石油气为每升989.59韩元，汽油为每升1590.31韩元。以此为基础，假设上述车辆行驶600公里，氢燃料电池汽车的成本最低。Nexo大约需要6.23千克氢，折合费用为5.873万韩元；QM6 LPe需要67.42升液化石油气，费用为6.6718万韩元；Sorento则需要54.55升汽油，费用为8.6751万韩元。能源成本效率依次为氢气→液化石油气→汽油。折算到每公里，Nexo为97.99韩元，QM6 LPe为111.19韩元，Sorento汽油车型为144.57韩元。