通常认为,氢气替代化石燃料可以解决二氧化碳生成问题,从而实现零碳排放,最终实现对气候变化的调控。事实果真如此吗?近期英国咨询机构弗雷泽-纳什发布了报告《atmospheric implications of increased hydrogen use》(以下简称《报告》),提出在100年的时间段内,一吨氢的温室效应是一吨二氧化碳的11倍,不确定性为±5!
考虑到目前还有许多企业随意排空氢气,如国外液氢加氢站经常将无法卸出的氢气直接排空(国内化工厂一般烧掉!),氢云链认为该《报告》观点具有现实意义。《报告》解读如下:
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《报告》核心要点包括:(1)逃逸的氢气产生的温室效应是等量二氧化碳的11倍。(2)氢气的温室效应的间接的,主要通过延长甲烷等温室气体的寿命形成。(3)即使是在最坏的情况下,氢气带来的减排效果也远高于产生的温室效应。
《报告》论证结论是认为氢气依旧是一种环保的能源,但要警惕氢气泄露和随便排放引发温室效应:(1)氢气的温室效应来自与其他气体的相互作用(如延长了大气中甲烷的寿命,甲烷温室效应是二氧化碳的86倍);(2)进入大气的氢气大多来自泄露和吹扫,数量有限。因此氢气依旧是一种环保的能源,但需要注意氢气在制储运用中全流程的泄露问题,以及进一步控制甲烷的泄露。
氢云链认为:对比IEA系列报告,该报告是一份基础的、补充性质的报告。重点讨论了“氢气是否真的清洁”这个十分重要又容易被忽略讨论的问题。《报告》启示意义在于:规模化发展氢能应用的同时,为保障减排效果,需要注意氢气及甲烷的泄露控制问题;同时,氢气不能随便排放,需要精确地进行碳排放的管理。
一、氢如何导致温室效应?
报告采用了UKESM1地球系统模型(The UKESM1 Earth system model)和箱形(box model)模型,考虑了不同的氢经济开展规模下氢泄漏导致的大气中氢气水平,以及能源使用情况和排放情况。
氢气对气候的产生影响的原因是:
氢气泄漏到大气中会降低对流层主要氧化剂羟基自由基(OH)的浓度,大气中甲烷的消耗依赖OH,从而延长甲烷寿命
氢气会增加臭氧的负荷,臭氧的减少会导致温室效应加剧
水蒸气也被认为是造成温室效应的主要物质之一,氢气会提升大气中水蒸气的浓度
1、氢气浓度上升将降低平流层羟基自由基的浓度