雖然社會(huì)在擴(kuò)大可再生能源生產(chǎn)和降低成本方面取得了重要進(jìn)展，但通往凈零排放的道路仍然存在重大挑戰(zhàn)。值得注意的是，陽光和風(fēng)的間歇性，加上當(dāng)前電池技術(shù)的局限性。特別是氫氣，已成為幫助解決綠色電力的存儲(chǔ)，傳輸和分配問題的主要候選者，并且建立必要的基礎(chǔ)設(shè)施可能會(huì)使工業(yè)及其過程控制和儀表行業(yè)在未來幾十年內(nèi)保持相當(dāng)繁忙。

氫經(jīng)濟(jì)正在加速，氫有一個(gè)特殊的屬性，因?yàn)樗梢允箍稍偕娮訜o法進(jìn)入的應(yīng)用脫碳。氫氣非常靈活，可以短距離或長距離運(yùn)輸，體積小，體積大，并且根據(jù)狀態(tài)的不同，如果需要，可以儲(chǔ)存很長時(shí)間。事實(shí)上，氫氣可以以其純形式作為高壓液體儲(chǔ)存和分布，背負(fù)到液態(tài)有機(jī)氫載體（LOHC）分子上，或作為氨以獲得長期穩(wěn)定性。它甚至可以與天然氣混合，并通過現(xiàn)有的天然氣傳輸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分配，作為減少碳排放的過渡步驟。

氫氣的可儲(chǔ)存性為尋求穩(wěn)定天然氣或電網(wǎng)的國家和地區(qū)提供了戰(zhàn)略靈活性，此外，氫為北非等電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施不足的地區(qū)可再生能源發(fā)展提供了載體。這是一種新型的化學(xué)電池，可以完美地補(bǔ)充電氣電池。

總的來說，可再生氫氣可以大規(guī)模地將全球二氧化碳排放量減少25%。除了從家庭供暖到工業(yè)加工的最終用例外，他還引用了氫氣在海上應(yīng)用中的潛力，并指出當(dāng)作為氨儲(chǔ)存時(shí)，它在低壓和低溫下非常穩(wěn)定，并且可以代替船用油作為船舶的首選燃料。大型港口將成為多能源樞紐，促進(jìn)石油和天然氣以及各種形式的氫氣，二氧化碳和生物燃料的運(yùn)輸，所有這些都意味著增加靈活性。

全球40%的碳排放來自工業(yè)，深度脫碳將需要多管齊下的戰(zhàn)略。特別是鋼鐵和水泥行業(yè)是該行業(yè)碳排放的主要貢獻(xiàn)者，僅鋼鐵就占全球排放量的7-8%左右，約占所有道路運(yùn)輸排放量的一半。自1995年以來，水泥排放量增加了兩倍，到2029年將繼續(xù)增長5.1%。在這些行業(yè)中取代化石燃料將需要圍繞綠色化學(xué)進(jìn)行更大的過程重組。

現(xiàn)在至關(guān)重要的是思維方式的轉(zhuǎn)變，從試點(diǎn)規(guī)模的實(shí)施到大規(guī)模的設(shè)施。由于生產(chǎn)和最終用途的例子種類繁多，并非所有例子都需要被充分利用，價(jià)值鏈才能成長和發(fā)展。

圖1：氫價(jià)值鏈包括廣泛的生產(chǎn);傳輸;儲(chǔ)存和配送;和最終使用/消費(fèi)的可能性。隨著我們了解到的更多，生產(chǎn)能力的增加，成本也會(huì)下降。來源：Emerson

規(guī)模擴(kuò)大，成本更低

在其他可再生能源已經(jīng)確立的模式中，增加的容量和更廣泛的部署將不可避免地讓位于更低的成本（圖2）。全球可再生能源容量在過去八年中翻了一番，達(dá)到300萬兆瓦。生產(chǎn)綠色氫氣需要綠色電力——存在相關(guān)性。如果目前的趨勢(shì)繼續(xù)下去，碳?xì)浠衔镌谝淮文茉戳髦械姆蓊~可能會(huì)從2018年的85%左右下降到2050年的20%。

氫氣生產(chǎn)已經(jīng)在加速，從2018年調(diào)試的不到20兆瓦到2020年的140兆瓦。但歐洲計(jì)劃到2030年再投產(chǎn)80吉瓦，大幅提高賭注。這是G的千兆瓦，代表從現(xiàn)在到那時(shí)每年調(diào)試10，000兆瓦的氫氣生產(chǎn)。

圖2：在其他可再生能源已經(jīng)確立的模式中，平準(zhǔn)化能源成本（LCoE）隨著生產(chǎn)/發(fā)電規(guī)模的擴(kuò)大而降低。工業(yè)規(guī)模的氫氣也不例外。來源：Emerson

大規(guī)模的預(yù)期成本節(jié)約將來自學(xué)習(xí)如何優(yōu)化氫氣生產(chǎn)過程。例如，1980年至2010年間聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠一開始，它們不到100兆瓦，但現(xiàn)在是800兆瓦，效率從40%上升到60%，可用性從低80%到同期的高90%。真正的操作靈活性、預(yù)測(cè)性維護(hù)策略和增強(qiáng)的過程安全性現(xiàn)已成為常態(tài)。

這個(gè)過程的核心是燃燒渦輪機(jī)。對(duì)于綠色氫氣生產(chǎn)，這個(gè)核心是電解槽。在過去的10年中，5-10兆瓦的單臺(tái)電解槽是常態(tài)。現(xiàn)在，漏斗中項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)大小為100兆瓦或該數(shù)字的倍數(shù)。多個(gè)電解槽將部署在足球場(chǎng)大小的工廠中——但它們尚未得到優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)最大的效率，可用性和可施工性。

與之前的燃燒渦輪機(jī)一樣，未來10年的電解槽運(yùn)行將加速學(xué)習(xí)速度，以優(yōu)化運(yùn)營，提高效率和可用性，預(yù)測(cè)性維護(hù)和增強(qiáng)整個(gè)工廠的過程安全性。自動(dòng)化和仿真軟件將在提高可靠性、性能、安全性和啟停靈活性方面再次發(fā)揮關(guān)鍵作用。

最終，人們的心態(tài)正在轉(zhuǎn)向電解槽車隊(duì)的管理，這些電解槽在地理上分布并與天然氣和電網(wǎng)協(xié)調(diào)管理。氫氣將被用作緩沖劑，在過量的可再生能源可用時(shí)生產(chǎn)和儲(chǔ)存氫氣，并在缺乏時(shí)逆轉(zhuǎn)這一過程。