來源/ Bloomberg，作者：David Fickling

世界正處于可能成為其最重要的能源實驗的節(jié)點上。

如果能夠成功建立一個生產綠色氫氣的新工業(yè)，我們就可能獲得了防止毀滅性氣候變化的最后一塊拼圖。如果最終失敗了，我們可能在一個無價值的事情上花費了數(shù)千億美元。

這就是為什么最近幾個月歐洲、澳大利亞和智利宣布的一系列氫氣項目讓人既興奮又擔憂。僅歐盟就預計到2050年在綠色氫氣上花費高達4700億歐元。如果要讓整個世界朝著同樣的方向發(fā)展，所花費的費用至少是其兩倍。

一個可行的綠色氫氣產業(yè)可以為鋼鐵、水泥和化肥生產提供動力；為卡車、火車、船舶和飛機提供燃料；平衡基于風能和太陽能的電網，并在此過程中消除全球約四分之一的二氧化碳排放。

這樣的前景將有助于實現(xiàn)經濟領域的低碳化，而這是風能和太陽能無法達到的。它還將為零碳電力的需求提供一個強大的新來源，這種電力為電解器提供動力，將水分解成氧氣和綠色氫氣。

氫電解廠附近的風力渦輪機

不過，前途未卜。目前，這種電解氫的規(guī)模幾乎還只是一個家庭手工作坊的水平。大多數(shù)電解器都是手工制造，世界上99%的工業(yè)氫氣不是“綠色的”，而是“灰色的”，是用天然氣或煤炭生產的，其碳排放水平依舊很高。最大的電解器生產商挪威的Nel ASA公司，每年能生產80兆瓦的電解器，規(guī)模不大。為了讓世界走上零排放的道路，我們需要安裝200萬兆瓦或更多。

氫的“顏色”。氫的生產因原料和最終產品的不同而不同左：“灰氫”，化石燃料燃燒獲得，產生副產物二氧化碳；中：“藍氫”，化石燃料燃燒獲得，可以捕獲和儲存大部分被釋放出來的二氧化碳；右“綠氫”，電解水獲得，副產物是氧氣

在過去十年里，可再生能源和鋰離子電池改變了能源行業(yè)的方式。在2005年左右，即使是像英國經濟學家尼古拉斯?斯特恩（Nicholas Stern）這樣的氣候行動倡導者，也不認為風能和太陽能能在2030年代之前與化石燃料進行經濟競爭。

事情的結果卻截然不同。Lazard Ltd.指出，自2009年以來，美國無補貼的太陽能發(fā)電成本已經下降了90%，風能下降了70%。根據(jù)BloombergNEF的數(shù)據(jù)，電池價格在類似時期下滑了87%。煤炭已經在從電力領域撤退，許多世界上最大的獨立石油公司認為石油需求已經達到或接近峰值。

如果綠色氫能實現(xiàn)可再生動力式的成本下降，從目前的每公斤3美元到8美元，它就很有機會與成本僅為1美元的灰氫競爭。如果部署失敗或技術出現(xiàn)，世界將留下一批耗巨資建設的氫氣生產廠遺址。此外，本可用于其他脫碳技術的數(shù)十億資金將被浪費掉。

能源的平均水平成本：核能（Nuclear），煤（Coal），基本負載氣體（Baseload Gas），太陽能（Solar），風能（Wind）。在過去的十年里，可再生能源已經成功地削弱了傳統(tǒng)的發(fā)電能力

我們所面臨的這兩種未來中的哪一種將由“萊特定律”（Wright’s Law）決定，這是一個關于制造業(yè)的假設，可以追溯到飛機工業(yè)的早期。它指出，累計產量每增加一倍，技術成本就會以一個固定的百分比下降。

工廠更善于尋找效率；需求的增加推動了規(guī)模經濟；更大的產量鼓勵供應商以更便宜的價格生產原材料。(更著名的摩爾定律預言了計算能力成本的急劇下降，它可以被理解為萊特定律的一個特例)。

這個成本下降的百分比被稱為“學習率”，似乎可以解釋為什么新生的可再生能源技術可以如此迅速地變得便宜。根據(jù)BloombergNEF的數(shù)據(jù)，太陽能組件的學習率高達28.5%，這意味著安裝量增加8倍，成本將降低近三分之二。價格的下降就會引發(fā)更多的需求，鼓勵更多的太陽能安裝，再次降低成本，形成良性循環(huán)?；夹g無法與這種優(yōu)勢競爭，因為它們最大的成本通常是燃料本身，而燃料的價格并沒有出現(xiàn)長期的下降趨勢。

學習率的不確定性決定了一項技術的成敗，如果你假設一個更大的現(xiàn)有容量，增加容量所帶來的成本下降將會更小，如果你假設一個更快的學習速度，成本下降的幅度會更大學習率的預估與電解器的成本有關，而不是圖表中顯示的氫的成本。綠色氫的價格實際上有很大的差異

綠色氫氣是否會走上與太陽能、風能和電池相同的道路？我們有充分的理由這么認為。首先，綠色氫氣廠近一半的成本將來自于為電解器提供電力的可再生發(fā)電機和電池，我們已經有很多關于那里學習率的數(shù)據(jù)。另一半大部分是電解器本身，彭博社NEF估計這些顯示的改進幅度在18%到20%，與鋰離子電池相當。

但也有潛在的問題。學習率假說現(xiàn)在被認可了，但就在15年前，人們對它的看法還比較懷疑。原材料的價格可能會使成本下降長期脫軌，正如我們在21世紀第一個10年里看到的那樣，由于制造光伏硅片所需的多晶硅短缺，太陽能價格停滯了10年之久。鈷的類似短缺也可能使鋰離子電池的預期價格下降脫軌。PEM電解器是生產綠色氫氣的最有前途的技術之一，目前的設計受鉑族金屬和Chemours公司生產的合成膜Nafion的價格影響很大。

更大的問題可能是，成本的下降高度依賴于對學習率和累積能力估計的準確性，而目前仍然缺乏可靠的數(shù)據(jù)來進行這種分析。

電解器的安裝量估計從170兆瓦到20,000兆瓦不等。在前一種情況下，在未來十年內安裝10萬兆瓦的電解器會使容量翻10倍。按18%的學習率計算，這應該會降低近90%的成本，使電解器與任何基于化石燃料的替代品相比都具有競爭力。

在后一種情況下，我們只能看到兩到三倍的增長，這是不可能夠的。學習率本身也顯示出很大的誤差條。一項學習率為24%的技術，在電解器預估的上限，只需要將產能翻倍四五倍就可以將價格降低一半。如果學習率為12%，在下限，你需要將安裝量增加50倍。

這種不確定性可能會促使結果大相徑庭。如果現(xiàn)有產能較低，學習率較高，綠色氫氣可能會像風能、太陽能和電池一樣，給能源帶來巨大的變革。如果現(xiàn)有產能較高，學習率較低，投資者可能會在該技術能夠擴大規(guī)模之前就放棄該技術。

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