氢经济 ‧ 一｜俄乌战事、碳中和　世界变局中不能忽视之“氢”？

试想一下，若能从取之不尽的水资源中分解出物质，继而产生电力，周而复始，似乎是人类未来永续世界的发展理想。氢气（hydrogen）这种燃烧的产物是水的气体，被视为终极洁净能源之一，亦是全球追赶“零排放”的理想选项。
不仅如此，氢气的存量十分巨大，地球上的水就是由氢元素和氧元素组成的；即使是部份细菌和藻类也会释放氢气，胃肠气中亦含有氢气。氢元素还是宇宙中含量最丰富、最原始也最简单的元素，占宇宙总品质的75%。
从整体能源发展的角度来看，氢能似乎有望成为全球达致2050年净零排放的“关键主角”。

早于上世纪70年代的能源危机，美国得州农工大学教授博克里斯（John Bockris）经已首次提出“氢经济”（hydrogen economy）一词，他当时已设想氢气有机会取代石油，成为支撑全球经济的新能源。至1990年代，氢燃料电池有了新的技术进展，日本和美国再次倡议氢经济，惟最终因当时技术尚未成熟、成本太高而沦为空谈。

近年，世界各国因应面临全球性的气候变迁危机，矢志达到“2050净零排放”目标。去年，多国于第26届联合国气候变迁大会（COP26）共同签署了《格拉斯哥气候协定》（Glasgow Climate Pact），包括欧盟、美国、日本、韩国等皆承诺“2050年净零排放”。为了达到此一目标、阻止气候暖化，一众国家于是著手制定能源转型与减碳目标政策。截至今年6月，全球已有逾31个国家地区发布了氢能策略，这一新能源再次备受公众的关注。

氢也有灰、蓝、绿之分？

氢气依照不同来源，可以分为灰氢（grey hydrogen）、蓝氢（blue hydrogen）、及绿氢（green hydrogen）。灰氢是以化石燃料如天然气经蒸汽重组产生的氢气；蓝氢与灰氢的产生方法一样，但过程中的碳排放，会经由碳捕捉及封存或再利用，避免二氧化碳排放到大气之中；绿氢就是各界的目标，以再生能源电解水产氢的方式，真正能够达到零碳排。现时，全球氢气生产大部分仍为灰氢，随着技术提升和成本下降，预计绿氢在2040年将会成为主力。

据国际能源署（IEA）预计，到2050年，全球氢供应量将由2020年的8,700万吨上升至5.3亿吨，约占全球能源使用的13%，成长潜力庞大。国际氢能委员会（Hydrogen Council）则预计，全球氢能领域的投资总额到2030年将会达到5,000亿美元（约3.93万亿港元）；到2050年，氢能将占到全球能源总需求的近两成，市场规模可达2.5万亿美元（约19.63万亿港元）。未来氢能的应用范畴，主要是发电和燃气、工业应用和交通载具。

技术可追溯至100年前？

“今天的能源一般需要电池，用毕后需要废弃，且生产过程也有碳排放，成为长远的顾虑之一。”研究新能源的香港理工大学电机工程学系教授郑家伟向《香港01》指出，生产电池的物料如锂、钴等稀有金属，若大量使用，未来的价格有机会变得很昂贵，而事实上这些稀有金属在过去一年，价钱已上升了几倍，故并非很好的能源方案。

郑家伟补充说：“鉴于未来不单电动车，太阳能、风能、手机、后备电源等，全部都需要用上电池。相关的金属资源只会变得越来越紧绌，废弃的问题亦只会进一步加剧，故并非可靠的供能方法。”

环顾各类能源，世界上能实现零碳排放的气体，氢气是许多专家能够想到的少数对象之一。 虽然氢气的效能不高，相较现时电池的99%效能（即进入的能量和输出的能量为99%的非常高水平），氢气的效能却不高，由燃气变电只有约45至55%，相差约一倍。

不过，郑家伟强调：“这看似不是理想的方法，但若计算及环保的因素，世界各地的科研人员也大多认同氢气的好处大于坏处，认为应该长远改用氢气。”因此，氢作为能够循环再用的物料无疑是很好的能源选择，这也是全球正在热切谈论这种新能源的原因。

我们所谓的氢经济，主要是希望以后的燃气改用氢气。未来我们整个城市以氢气取代煤气，每家每户的燃气消耗便真正做到零排放，最终能做到碳中和。

现时，我们用的煤气当中含有碳成份，如甲烷、一氧化碳等，并非理想能源，故目前的煤气和天然气使用其实只是个能源过渡期。他指出，氢气其实经已使用了许多年，相关的燃料电池技术更可以追溯至百年前，属传统技术，故应用上绝对是可行的。

中日韩、美国领衔全球布局　

其实在应用层面上，美国太空总署（NASA）早于上世纪60年代已利用氢能源电池为太空飞行器发电；日本是亚洲最早开发氢能汽车；首列氢能载客列车则于2018年在德国投入服务，该款列车相继在英国、加拿大、意大利等国家使用；还有今年初的北京冬奥，氢能源汽车亦有现身。

随着减碳、节能已成全球大势所趋，各国经已竞相布局氢能，纷纷提出相关的发展策略，逐步实现新型氢经济。据日本技术信息分析企业Astamuse的研究指出，目前从氢能的综合实力来看，日本、中国、美国、韩国暂时领先全球。由于日本较早押注氢能，且通过业界、政府和学校携手推进技术开发，形成了一定的领先优势。

日本还在氢能车的研发和商业应用上一直保有优势；丰田汽车集团在2014年推出了全球首部实现商业化的氢燃料电池汽车“Mirai”。当局近年亦加码采取多种政策措施推广使用氢能车，早于2017年发布的《氢能源基本战略》经已提出，到2030年氢燃料电池车将达到约80万辆，加氢站数量增加至900座。

中国虽然在推动氢能发展的道路中起步较晚，但自从中央释放支持氢能发展的明确信号之下，去年下半年以来，北京、河北、四川、上海等多个省市政府纷纷将氢能写入地方“十四五”发展规划中，并相继出台当地促进氢能产业发展的省市实施方案。

据中国氢能联盟发布的《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》预测，到2030年中国的加氢站将建成1,500座，未来10年间的年均复合增长率逾30%。前瞻产业研究院的研究预计，氢能到2050年在国家能源体系中的占比将提高至约一成，届时全国氢气需求量近6,000万吨，每年经济产值超过10万亿元人民币（约10.93万亿港元）。

至于美国，当地于2020年通过了更新版的氢能发展计划，提出“三步走”的发展目标，预计到2030年全国的氢燃料电池汽车销量可达120万辆，氢燃料叉车销量达30万辆，加氢站数量达4,300座。其中，加州算是发展最成功的地区，除了订立相关减排法规，成立统筹协调组织，州政府每年还投入2,000万美元（约1.57亿港元）资金支持至少100个加氢站的建设，并实施补贴计划，为居民购买或租赁包括氢能车在内的环保汽车，以及为低收入的车主提供津贴。

最后是韩国，当局于2018年将“氢经济”确定为三大创新增长战略投资领域之一，承诺在随后5年投入2.5万亿韩元（约137亿港元）；并于2020年成立由政府官员和行业专家组成的“氢经济委员会”，明确提出将加氢站的数量大幅提升到2030年的660座和2040年的1,200座，使用氢燃料电池车的数量增加至2030年的85万辆和2040年的600万辆。

欧洲欲摆脱俄　“氢经济”全速前进？

撇开上述的种种因素，氢能之所以备受关注，还与今年初爆发的俄乌战事亦不无关系。考虑到欧洲多国希望摆脱过度依赖俄罗斯天然气的现状，寻找替代能源也成为该地区的当务之急。举例，自从乌克兰战争开始后，德国开始减少对俄罗斯石油、天然气气进口的依赖，将石油进口从35%减至12%，天然气进口由55%减至35%。

而且，在天然气价格上涨的背景下，欧洲要减少化石燃料的进口，促进电力的稳定供应，亦已再次转向积极利用核电。欧洲希望通过利用核电站扩大温室气体净零排放所必需的氢气的生产，展示出掌握国际竞争日趋激化的氢能主导权的野心。假如欧洲能够自主生产可再生能源和氢气，将提高能源领域的自主性，同时向实现零排放迈进。

从目前的情况而言，全球氢能的需求升幅依然缓慢，从2000年的6,000万公吨上升至2020年的9,000万公吨。个中原因不外乎是高昂的成本、技术尚未完善、供应链有待成形、氢气发电厂及加氢站仍未普及等。氢能发展至今裹足不前，还可反映各国发展洁净能源的决心不足。有能源专家认为，应聚焦于提升前沿技术，投放更多资源开发如氢能的洁净能源上。

诚然，现阶段氢的生产、储存、运输，以至应用，仍须大量科研投资支持，估计未来十年，全球氢能源投资将超过3,000亿美元（约2.36万亿港元）。无论如何，这种新能源如今已被普遍视为未来永续的关键，世界各地包括香港也应认真看待，因氢无疑是关乎城市、国家与产业未来发展的竞争力。