氫經濟 ‧ 一｜俄烏戰事、碳中和　世界變局中不能忽視之「氫」？

試想一下，若能從取之不盡的水資源中分解出物質，繼而產生電力，周而復始，似乎是人類未來永續世界的發展理想。氫氣（hydrogen）這種燃燒的產物是水的氣體，被視為終極潔淨能源之一，亦是全球追趕「零排放」的理想選項。
不僅如此，氫氣的存量十分巨大，地球上的水就是由氫元素和氧元素組成的；即使是部份細菌和藻類也會釋放氫氣，胃腸氣中亦含有氫氣。氫元素還是宇宙中含量最豐富、最原始也最簡單的元素，佔宇宙總品質的75%。
從整體能源發展的角度來看，氫能似乎有望成為全球達致2050年淨零排放的「關鍵主角」。

早於上世紀70年代的能源危機，美國德州農工大學教授博克里斯（John Bockris）經已首次提出「氫經濟」（hydrogen economy）一詞，他當時已設想氫氣有機會取代石油，成為支撐全球經濟的新能源。至1990年代，氫燃料電池有了新的技術進展，日本和美國再次倡議氫經濟，惟最終因當時技術尚未成熟、成本太高而淪為空談。

近年，世界各國因應面臨全球性的氣候變遷危機，矢志達到「2050淨零排放」目標。去年，多國於第26屆聯合國氣候變遷大會（COP26）共同簽署了《格拉斯哥氣候協定》（Glasgow Climate Pact），包括歐盟、美國、日本、韓國等皆承諾「2050年淨零排放」。為了達到此一目標、阻止氣候暖化，一眾國家於是著手制定能源轉型與減碳目標政策。截至今年6月，全球已有逾31個國家地區發布了氫能策略，這一新能源再次備受公眾的關注。

氫也有灰、藍、綠之分？

氫氣依照不同來源，可以分為灰氫（grey hydrogen）、藍氫（blue hydrogen）、及綠氫（green hydrogen）。灰氫是以化石燃料如天然氣經蒸汽重組產生的氫氣；藍氫與灰氫的產生方法一樣，但過程中的碳排放，會經由碳捕捉及封存或再利用，避免二氧化碳排放到大氣之中；綠氫就是各界的目標，以再生能源電解水產氫的方式，真正能夠達到零碳排。現時，全球氫氣生產大部分仍為灰氫，隨着技術提升和成本下降，預計綠氫在2040年將會成為主力。

據國際能源署（IEA）預計，到2050年，全球氫供應量將由2020年的8,700萬噸上升至5.3億噸，約佔全球能源使用的13%，成長潛力龐大。國際氫能委員會（Hydrogen Council）則預計，全球氫能領域的投資總額到2030年將會達到5,000億美元（約3.93萬億港元）；到2050年，氫能將佔到全球能源總需求的近兩成，市場規模可達2.5萬億美元（約19.63萬億港元）。未來氫能的應用範疇，主要是發電和燃氣、工業應用和交通載具。

技術可追溯至100年前？

「今天的能源一般需要電池，用畢後需要廢棄，且生產過程也有碳排放，成為長遠的顧慮之一。」研究新能源的香港理工大學電機工程學系教授鄭家偉向《香港01》指出，生產電池的物料如鋰、鈷等稀有金屬，若大量使用，未來的價格有機會變得很昂貴，而事實上這些稀有金屬在過去一年，價錢已上升了幾倍，故並非很好的能源方案。

鄭家偉補充說：「鑑於未來不單電動車，太陽能、風能、手機、後備電源等，全部都需要用上電池。相關的金屬資源只會變得越來越緊絀，廢棄的問題亦只會進一步加劇，故並非可靠的供能方法。」

環顧各類能源，世界上能實現零碳排放的氣體，氫氣是許多專家能夠想到的少數對象之一。 雖然氫氣的效能不高，相較現時電池的99%效能（即進入的能量和輸出的能量為99%的非常高水平），氫氣的效能卻不高，由燃氣變電只有約45至55%，相差約一倍。

不過，鄭家偉強調：「這看似不是理想的方法，但若計算及環保的因素，世界各地的科研人員也大多認同氫氣的好處大於壞處，認為應該長遠改用氫氣。」因此，氫作為能夠循環再用的物料無疑是很好的能源選擇，這也是全球正在熱切談論這種新能源的原因。

我們所謂的氫經濟，主要是希望以後的燃氣改用氫氣。未來我們整個城市以氫氣取代煤氣，每家每戶的燃氣消耗便真正做到零排放，最終能做到碳中和。

現時，我們用的煤氣當中含有碳成份，如甲烷、一氧化碳等，並非理想能源，故目前的煤氣和天然氣使用其實只是個能源過渡期。他指出，氫氣其實經已使用了許多年，相關的燃料電池技術更可以追溯至百年前，屬傳統技術，故應用上絕對是可行的。

中日韓、美國領銜全球布局　

其實在應用層面上，美國太空總署（NASA）早於上世紀60年代已利用氫能源電池為太空飛行器發電；日本是亞洲最早開發氫能汽車；首列氫能載客列車則於2018年在德國投入服務，該款列車相繼在英國、加拿大、意大利等國家使用；還有今年初的北京冬奧，氫能源汽車亦有現身。

隨着減碳、節能已成全球大勢所趨，各國經已競相布局氫能，紛紛提出相關的發展策略，逐步實現新型氫經濟。據日本技術信息分析企業Astamuse的研究指出，目前從氫能的綜合實力來看，日本、中國、美國、韓國暫時領先全球。由於日本較早押注氫能，且通過業界、政府和學校攜手推進技術開發，形成了一定的領先優勢。

日本還在氫能車的研發和商業應用上一直保有優勢；豐田汽車集團在2014年推出了全球首部實現商業化的氫燃料電池汽車「Mirai」。當局近年亦加碼採取多種政策措施推廣使用氫能車，早於2017年發佈的《氫能源基本戰略》經已提出，到2030年氫燃料電池車將達到約80萬輛，加氫站數量增加至900座。

中國雖然在推動氫能發展的道路中起步較晚，但自從中央釋放支持氫能發展的明確信號之下，去年下半年以來，北京、河北、四川、上海等多個省市政府紛紛將氫能寫入地方「十四五」發展規劃中，並相繼出台當地促進氫能產業發展的省市實施方案。

據中國氫能聯盟發佈的《中國氫能源及燃料電池產業白皮書》預測，到2030年中國的加氫站將建成1,500座，未來10年間的年均複合增長率逾30%。前瞻產業研究院的研究預計，氫能到2050年在國家能源體系中的佔比將提高至約一成，屆時全國氫氣需求量近6,000萬噸，每年經濟產值超過10萬億元人民幣（約10.93萬億港元）。

至於美國，當地於2020年通過了更新版的氫能發展計劃，提出「三步走」的發展目標，預計到2030年全國的氫燃料電池汽車銷量可達120萬輛，氫燃料叉車銷量達30萬輛，加氫站數量達4,300座。其中，加州算是發展最成功的地區，除了訂立相關減排法規，成立統籌協調組織，州政府每年還投入2,000萬美元（約1.57億港元）資金支持至少100個加氫站的建設，並實施補貼計劃，為居民購買或租賃包括氫能車在內的環保汽車，以及為低收入的車主提供津貼。

最後是韓國，當局於2018年將「氫經濟」確定為三大創新增長戰略投資領域之一，承諾在隨後5年投入2.5萬億韓元（約137億港元）；並於2020年成立由政府官員和行業專家組成的「氫經濟委員會」，明確提出將加氫站的數量大幅提升到2030年的660座和2040年的1,200座，使用氫燃料電池車的數量增加至2030年的85萬輛和2040年的600萬輛。

歐洲欲擺脫俄　「氫經濟」全速前進？

撇開上述的種種因素，氫能之所以備受關注，還與今年初爆發的俄烏戰事亦不無關係。考慮到歐洲多國希望擺脫過度依賴俄羅斯天然氣的現狀，尋找替代能源也成為該地區的當務之急。舉例，自從烏克蘭戰爭開始後，德國開始減少對俄羅斯石油、天然氣氣進口的依賴，將石油進口從35%減至12%，天然氣進口由55%減至35%。

而且，在天然氣價格上漲的背景下，歐洲要減少化石燃料的進口，促進電力的穩定供應，亦已再次轉向積極利用核電。歐洲希望通過利用核電站擴大溫室氣體凈零排放所必需的氫氣的生産，展示出掌握國際競爭日趨激化的氫能主導權的野心。假如歐洲能夠自主生産可再生能源和氫氣，將提高能源領域的自主性，同時向實現零排放邁進。

從目前的情況而言，全球氫能的需求升幅依然緩慢，從2000年的6,000萬公噸上升至2020年的9,000萬公噸。箇中原因不外乎是高昂的成本、技術尚未完善、供應鏈有待成形、氫氣發電廠及加氫站仍未普及等。氫能發展至今裹足不前，還可反映各國發展潔淨能源的決心不足。有能源專家認為，應聚焦於提升前沿技術，投放更多資源開發如氫能的潔淨能源上。

誠然，現階段氫的生產、儲存、運輸，以至應用，仍須大量科研投資支持，估計未來十年，全球氫能源投資將超過3,000億美元（約2.36萬億港元）。無論如何，這種新能源如今已被普遍視為未來永續的關鍵，世界各地包括香港也應認真看待，因氫無疑是關乎城市、國家與產業未來發展的競爭力。