1月 21日，由日本川崎重工業(yè)公司制造的全球第一艘液化氫運輸船Suiso Frontier，經(jīng)過近一個月的航行，從日本神戶港抵達澳大利亞黑斯廷斯港。準(zhǔn)備從這里把第一批液氫從黑斯廷斯港運送到日本神戶。

這艘運輸船全長 116米，總噸位約 8000噸，船上搭載了特制的儲氣罐，能儲存近1250立方米的液化氫，相當(dāng)于大約75噸液氫。

大規(guī)模裝載并運送液氫，在世界范圍是第一次，如果成功，將有助于證明兩個市場之間在極低溫度下運輸液氫的技術(shù)可行性。

當(dāng)時，這一事件轟動了全球能源界，被認(rèn)為是一個里程碑事件，意味著全球大規(guī)模氫貿(mào)易的開端。

可是沒有想到的是，液氫船還沒到達日本，就遭到了各種批評。

有專家認(rèn)為，日本這樣做，可能鎖定一個新的化石燃料行業(yè)，將增加澳大利亞的碳排放，這是搞碳排放轉(zhuǎn)移。

還有專家算了一筆賬，認(rèn)為日本這是有錢閑得慌，因為液氫長距離運輸，從經(jīng)濟效益看，非常昂貴，是巨大的金錢浪費。與其運輸液氫，為何不運輸氨？

1、這是日本向澳大利亞轉(zhuǎn)移碳排放？

這次液氫運輸，是日本與澳大利亞“氫能供應(yīng)鏈”（Hydrogen Energy Supply Chain，簡稱“HESC”）項目的一部分。

這個項目是由日本企業(yè)川崎重工牽頭、日本政府和澳大利亞政府支持的、價值5億澳元的煤制氫項目，作為兩國轉(zhuǎn)向清潔能源和減少碳排放一種新方式。

氫氣被視為能讓依賴煤炭、天然氣和石油的行業(yè)脫碳的一個途徑，是日本到2050年實現(xiàn)凈零排放目標(biāo)的關(guān)鍵，同時澳大利亞方面希望成為這種燃料的主要出口國。

HESC 示范項目是第一個在兩國之間通過海上運輸液氫的項目。該項目意圖開發(fā)完整的氫氣供應(yīng)鏈：通過拉特羅布谷煤氣化制氫，將氫氣運送到黑斯廷斯港進行液化，然后通過船運方式運往日本。

澳大利亞總理莫里森表示，這將是澳大利亞主要新能源出口產(chǎn)業(yè)的開端。

但此舉遭到很多專業(yè)的批評和懷疑。

澳大利亞氣候委員會氣候解決方案高級研究員蒂姆·巴克斯特表示，政府的這些假設(shè)值得懷疑，“從化石燃料中提取的氫，是從高排放的煤中提取的，實際上只是一種新的化石燃料工業(yè)。化石氫是一個全新的化石燃料行業(yè)，無論是否加裝碳捕獲和儲存相關(guān)，會導(dǎo)致更多的溫室氣體排放。這不是一個氣候解決方案。”

澳大利亞氣候、能源和災(zāi)難解決研究所的工程師菲奧娜·貝克（Fiona Beck）博士在《清潔生產(chǎn)雜志》發(fā)表論文，評估了澳大利亞-日本氫氣供應(yīng)鏈將產(chǎn)生的排放。

文章認(rèn)為，如果化石燃料制氫成為常態(tài)，相當(dāng)于日本將把碳排放轉(zhuǎn)移到澳大利亞。對于陸上風(fēng)電項目選擇有限的日本，一直在尋找減少二氧化碳排放的方法。一種方法是在其燃煤發(fā)電廠中燃燒氨氣，氨氣由氫氣制成，而這些發(fā)電廠也由澳大利亞的煤炭提供動力。根據(jù)目前衡量排放量的二氧化碳核算標(biāo)準(zhǔn)，日本將大幅削減排放量，同時將排放量轉(zhuǎn)移到澳大利亞，因為制造、加工、運輸和運輸氫氣涉及二氧化碳排放。

貝克說，雖然目前的政府計劃表明其打算減少與制造氫氣有關(guān)的排放，但實際上很少有機制做到這一點。除非澳大利亞有一些強有力的政策來降低其碳排放量，否則我們可能會看到，由于這種氫貿(mào)易澳大利亞的排放量會上升。

2、從物理學(xué)看，船運氨更方便

除了制氫本身的碳排之外，液氫運輸?shù)慕?jīng)濟成本也遭到質(zhì)疑。

能源新聞平臺Recharge 的總編輯利·柯林斯（Leigh Collins）最近就撰文指出，從物理學(xué)和成本來看，氨是比氫遠(yuǎn)距離海運的更經(jīng)濟的選擇。

根據(jù)國際可再生能源署（IRENA）、德國智庫 Agora Energiewende 和能源分析機構(gòu)Wood Mackenzie 的說法，運輸氫的衍生物氨 (NH3 ) 而不是純氫，具有經(jīng)濟意義。

氫是宇宙中很輕、能量密度較高的元素。為什么要使用氫衍生的其他東西進行運輸呢？

氨比純氫氣更適合長途出口有三個原因：能量密度更高，有成熟的合成技術(shù)和現(xiàn)有的供應(yīng)鏈，以及氨本身有推動脫碳的潛力。

柯林斯認(rèn)為，當(dāng)我們談能量密度的時候，體積能量密度而不是質(zhì)量能量密度在船運中更值得關(guān)注。

事實上，氫的質(zhì)量能量密度是無關(guān)緊要的，當(dāng)在巨型金屬罐中運輸時，真正重要的是它的體積能量密度。

在正常大氣壓下，氫氣每立方米僅含有3kWh的能量，因此必須將其壓縮或液化以提高其能量密度——達到1411kWh/m3（在700帕的壓力下）或在-253°C 下過冷至液體時的2350kWh/m3。

氨的體積能量密度比液氫高出59%。氨在-33.3°C下以標(biāo)準(zhǔn)液體形式儲存時能量密度為3730kWh/m3。

因此，假設(shè)相同大小的容器，理論上需要三批以上的液氫（LH2）才能運輸與兩批液氨（LNH3）相同的能量。

3、從經(jīng)濟成本看，運輸氨比氫氣更有意義

根據(jù)歐盟資助的氫液化技術(shù)項目IDEALHY，當(dāng)今最先進的技術(shù)需要電能消耗為12kWh/kg液態(tài)氫。

據(jù)研究表明，通常由化石燃料驅(qū)動，將空氣中的氮與氫氣結(jié)合形成氨的哈伯-博世工藝（Haber-Bosch）需9-11kWh/kg。

然而，英國克蘭菲爾德大學(xué)的研究人員表示，通過可再生電力為 哈伯-博世工藝供電可以將其降低到6.41kWh/kg。

根據(jù)美國能源部2019年的一份報告，一座日產(chǎn)能為27噸的新氫氣液化廠將耗資1.5 億美元，平攤到生產(chǎn)每公斤氫氣約1.40 美元。同時平準(zhǔn)化的運行成本將進一步增加 2.75 美元每公斤——這還不包括生產(chǎn)氫氣本身的價格。

據(jù)日本Sumitomo化學(xué)公司高級合伙人Bunro Shiowaza在日文國際環(huán)境與經(jīng)濟研究所期刊上撰文稱，用綠色氫生產(chǎn)零碳氨（價格為3美元/公斤），每公斤將花費0.48美元（注意：氨的質(zhì)量僅為氫的17.65%）。

相同價格的基于綠色氫的成本為7.15美元/公斤，幾乎是綠色氨氣的15倍。

這意味著，一個完整的16萬立方米低溫液罐(液化天然氣需要保持在零下162攝氏度的液化天然氣容器的標(biāo)準(zhǔn)尺寸)的液態(tài)氫的生產(chǎn)成本約為每兆瓦時200美元，就其所含的能量而言，相比之下，液氨每兆瓦時僅不到88美元。

而且，氨氣船上商業(yè)運輸比較成熟，氨的海運貿(mào)易量每年約為2000萬噸液氨。相比之下，大容量液態(tài)氫船的商業(yè)運營直到2030年才可能達到目標(biāo)。

而且，對低溫儲存的需求，使氫氣面臨運輸“蒸發(fā)”的問題。

運輸氨而不是液態(tài)氫的另一個重要原因是它們的沸點——即液體轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的溫度。

由于氫氣（-253°C）儲存溫度比氨低得多（-33°C），因此在長途航行中保持該溫度要困難得多——尤其是當(dāng)船舶依靠絕緣來保持這些液體低溫時，而不是車載冷藏，需要消耗更多能量。

這些低于零攝氏度的液體中的一部分會不可避免因為升溫而變成氣體——業(yè)內(nèi)稱為“蒸發(fā)”。

根據(jù)《能源報告》雜志上的一項研究數(shù)據(jù)，從卡塔爾向日本運輸 16萬m3的液態(tài)氫，年蒸發(fā)率為13.77%。這意味著其貨物重量的13.77%將在一年（24次航行）的過程中損失。

相比之下，一艘在同一路線上運輸 16萬m3液氨的相同尺寸的船舶在蒸發(fā)時僅損失其貨物重量的0.325%。（這種低速率可能是由于現(xiàn)有的氨載體通常被完全冷藏以保持其處于液態(tài)——這對于沸點更低的氫來說是不可能的。）

使用上述7.15美元/公斤的液氫生產(chǎn)價格，將轉(zhuǎn)化為每年2.705億美元的蒸發(fā)損失。相比之下，根據(jù)0.48美元/公斤的生產(chǎn)價格，沿同一路線蒸發(fā)液態(tài)氨氣的年損失僅為410萬美元。

雖然由于貨物重量較重，氨船的燃料成本會高得多，但考慮到維護和其他費用，船舶總運營成本只會高出25.9%—— 2430萬美元。

考慮到所有這些因素，很明顯，氨通過海運比液態(tài)氫便宜得多。

4、與其運輸新能源，不如產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移

以出口為重點的綠色氫項目開發(fā)商，已經(jīng)開始注意到運輸氨的優(yōu)勢。

但英國皇家學(xué)會政策簡報所指出的，目前氨的生產(chǎn)導(dǎo)致每年約有5億噸CO2被釋放到大氣中，約占全球每年碳排放量的1.8%。

所以，如果地球要到2050年實現(xiàn)凈零排放，用綠色的氨氣代替?zhèn)鹘y(tǒng)生產(chǎn)氨將至關(guān)重要。

根據(jù) Wood Mackenzie 的說法，大多數(shù)以出口為導(dǎo)向的低碳（藍色和綠色）氫項目計劃運輸氨，而不是純氫氣。超過85%的擬議產(chǎn)能在某種程度上整合了氨和氫，氨用于出口市場，其余的氫主要針對國內(nèi)市場。

氨可以成為首選的船用燃料，并且還計劃用于發(fā)電，特別是在日本、韓國和德國，因此未來幾年對氨的需求很可能會大幅增長。

我們?nèi)匀恍枰罅考儦鋪硎构I(yè)和重型運輸脫碳，那么將氨轉(zhuǎn)化為氫的成本呢？

將氨轉(zhuǎn)化回氫氣確實有意義。氨是一種潛在的氫載體，可以通過裂解或逆轉(zhuǎn)合成反應(yīng)來解鎖，但大規(guī)模推進這條路線面臨技術(shù)和商業(yè)挑戰(zhàn)。

是的，世界仍然需要大量純氫，可能是為了使重工業(yè)和重型運輸脫碳，而不是用于供暖和汽車等用例，因為電動選擇要便宜得多。

在實踐中，基于船舶的氫貿(mào)易機會將僅限于管道尚未準(zhǔn)備好或由于公眾反對或距離（如日本）或政治而無法實施的情況。

IRENA在最近的一份報告中指出，在某些情況下，將工業(yè)設(shè)施轉(zhuǎn)移到世界上太陽能或風(fēng)能豐富的地區(qū)實際上會更便宜，因為那里的綠色氫生產(chǎn)和運輸成本非常低。

“無論是電力還是氫能，運輸可再生能源的成本仍然相對較高，”IRENA指出。“最便宜的能源運輸方式是材料和產(chǎn)品。因此，可再生資源為其地區(qū)創(chuàng)造了顯著的競爭優(yōu)勢，成為綠色工業(yè)化的場所。“

IRENA的觀點，其實在中國已經(jīng)有實踐案例。中國遠(yuǎn)景科技集團在內(nèi)蒙古鄂爾多斯打造的零碳產(chǎn)業(yè)園，就是充分利用內(nèi)蒙古豐富的可再生清潔能源，打造綠色工業(yè)化的最好探索。

零碳產(chǎn)業(yè)園的創(chuàng)新實踐，就地消納風(fēng)光等清潔能源發(fā)展新工業(yè)，省去了長距離運輸清潔能源的成本。這一創(chuàng)新引起了國際社會的廣泛關(guān)注，英國、西班牙、沙特等國希望借鑒內(nèi)蒙古的零碳產(chǎn)業(yè)園經(jīng)驗。

IRENA的報告還認(rèn)為，一些能源密集型行業(yè)可能會轉(zhuǎn)移到具有低成本可再生能源盈余、出口商品或半成品（直接還原鐵等）的國家，以便在其他國家進行精加工。

報告補充說：在可再生能源豐富的國家建立新的生產(chǎn)設(shè)施并不一定意味著關(guān)閉其他地方的工廠。相反，在許多行業(yè)中，都有增長的空間。到2050年，通過改造現(xiàn)有生產(chǎn)基地將無法滿足每年約 2 億噸的全球鋼鐵預(yù)期需求。在擁有鐵礦石和廉價可再生能源的國家，將存在新的機會來建立更多的清潔生產(chǎn)設(shè)施。

參考資料：

[1] Why shipping pure hydrogen around the world might already be dead in the water

https://www.rechargenews.com/energy-transition/special-report-why-shipping-pure-hydrogen-around-the-world-might-already-be-dead-in-the-water/2-1-1155434

[2] ‘Just a new fossil fuel industry’: Australia to send first shipment of liquefied hydrogen to Japan

https://www.theguardian.com/australia-news/2022/jan/21/just-a-new-fossil-fuel-industry-australia-to-send-first-shipment-of-liquefied-hydrogen-to-japan

[3] Hydrogen Economy Hints at New Global Power Dynamics

https://www.irena.org/newsroom/pressreleases/2022/Jan/Hydrogen-Economy-Hints-at-New-Global-Power-Dynamics

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