面对能源转型的挑战，有一个无法回避的事实：当今世界还没有为完全使用可再生能源发电做好准备。然而，为快速削减全球碳排放，避免气候灾难，氢能就绪燃电厂是个答案。
奥利弗·萨奇高（Oliver Sachgau）
根据国际能源署（IEA）数据显示，煤炭是“全球气温升高的最大单一来源”，占全球二氧化碳排放总量的 30% 左右。当前，如果能实现从煤炭到天然气转型，碳排放量将会减少一半。因此，我们可以说，化石燃料是个答案。但是，这个答案并不完整。
真正的完整解答在于燃料的“双重”转换：随着全球可再生能源发电量不断增加，用天然气替代煤炭，当基础设施和相关产业链配备齐全时，再最终转用气候中立的氢燃料。这就表明，每一座取代原有燃煤发电的新建电厂都应该能实现氢能就绪，为最终实现向可持续电力生产的快速转型这一关键目标做好准备。
西门子能源首席执行官克里斯蒂安·布鲁赫（Christian Bruch）表示：“在中短期内，使用天然气有助于减少二氧化碳排放，为我们搭建通往可持续发展的桥梁。未来，当我们能够使用更多的绿氢时，将会采取不同的能源应用方法。但是现在，我们必须即刻行动起来，着手解决问题，为能源供应去碳化铺平道路。”
关停并取代燃煤电厂
2021年，二氧化碳排放量同比增加了 6%，达到 363 亿吨，根据国际能源署（IEA）报告，“这是有史以来的最高排放水平，世界经济在经历新冠肺炎疫情危机后实现强劲反弹，在很大程度上依赖燃煤发电推动经济增长。”
煤炭仍然是世界上最大的发电来源，约占总发电量的三分之一，而煤炭同样也是最大的二氧化碳排放来源。目前，减少此类排放对于减缓全球变暖至关重要。
布鲁赫介绍说：“利用天然气取代煤炭，让我们能够实现大幅减少碳排放。“
与燃煤电厂相比，联合循环电厂（CCPP）能将二氧化碳排放量削减三分之二左右。仅在德国，如果用先进的 CCPP 取代现有的燃煤发电厂，其电力领域将减少一半的碳排放量。
燃煤发电约占美国发电量的 22%，中国发电量的 57%，印度发电量的 70%。这三个国家也是二氧化碳排放量最多的国家，这一点并不令人意外。在主要能源结构中增加天然气的使用占比将大幅减少碳排放。
提高可再生能源产量
“可再生能源仍然是最优选择，因此，需要继续大力发展可再生能源系统，”克里斯蒂安·布鲁赫说道，“这一点毋庸置疑。”
2021年，风能和太阳能约占全球发电量的 10%，并将继续增长。然而，随着燃煤电厂的关停，可再生能源的发展需要通过与燃气电厂进行有机结合，以确保电网稳定性，以及在没有风力和阳光照射时确保电力的供应。
风能和太阳能本质上是具有波动性的。在供电的间歇期，则需要通过其他来源产生的电力接入电网，确保电力的稳定供应，防止停电。煤炭、天然气、核能甚至生物质能等大规模发电可以满足这一需求，提供额外的平衡电力，使电网频率稳定在几毫秒内。
与煤炭相比，核能具有一些特定优势，尤其在于核能不仅能够维持电网稳定，还能够实现无碳发电。但是核能也有一些众所周知的劣势。
生物质能为生产低碳电力提供了另一种方式，但还不能实现 100% 温室气体减排。此外，在不严重影响世界农业粮食生产和生物多样性的情况下，生物质所生产的电力并不足以替代煤炭并维持大规模的电网稳定。
与煤炭相比，天然气提供了一种碳排放密度更低的解决方案，天然气可以经济高效地进行运输和储存，例如，通过采用巨大的季节性储存介质的洞穴来运输和存储氢气。更为重要的是，目前用于运输和储存天然气的基础设施，在不久的将来，也很大程度上适用于绿氢。
“氢能”就绪
政府间气候变化专门委员会（IPCC）的最新报告指出，使用化石燃料的电厂在未来十年很容易造成资产搁浅：
“将升温控制在 2 或 1.5 ℃ 导致化石燃料资产搁浅，包括化石燃料基础设施和未燃烧的化石资源（高置信度资源）。搁浅资产对经济产生的影响可能达数万亿美元。未来十年，煤炭资产最为脆弱；到本世纪中叶，石油和天然气资产也将变得脆弱。”
为了实现真正的净零排放经济，当气候中立的氢能充足可用时，能够替代化石燃料的用量。当绿氢变得容易获取时，新建的燃气电厂必须做好改造为燃氢运行的准备，以防碳锁定。
与当前不同的是，未来的发电结构将是直接利用可再生能源，并通过燃气发电来维持电网稳定并弥补剩余负荷的需求，而这些燃气电厂将会使用碳中立燃料，在确保成本可负担的同时，具有高可用性。
目前，西门子能源新型燃气轮机已经可以使用氢燃料，并具备升级到 75% 掺氢燃烧的能力。预计到2030年，所有机型可实现 100% 掺氢燃烧。不仅仅是燃气轮机，现有的天然气基础设施，如管道、洞穴和储罐，通过改造后，也能轻松转化为氢能运营设施。
在德国，根据独立智库 Agora Energiewende 最近的一项研究，“到2030年，80% 的可再生能源发电结合越来越多使用可再生能源生产的氢气的燃气电厂，可以确保逐步淘汰煤炭电厂，并在2035年实现气候中立的电力体系。”
在世界范围内，这一模式对于实现净零排放变得越来越重要，因为绿氢的最终使用能够帮助通常难以去碳化的工业领域实现减排，这其中包括长途运输、化工、钢铁和工业热力等领域。
我们计划使用天然气过渡的期限有多久？
乌克兰战争突显了能源可持续性、供应安全及可负担性之间的关系。欧洲目前正努力应对能源安全和可负担性危机。而在今年年初，人们并没有预测到会发生这种状况，这也将推动能源体系产生新变化。
我们对天然气的依赖会持续多久，具体取决于绿氢工业规模生产的提升速度。而这需要全球性的大规模投资才能实现，据估计，到2040年，该投资规模将达到 50 万亿欧元。只有通过多边合作和迅速而果断的全球行动，我们才能在保障能源供应的同时，确保能源的可持续性和可负担性，使民众可以平价使用能源。
“没有万能的解决方案，无论是太阳能、风能还是氢能”，布鲁赫说道。“我们需要充分发挥现有的技术来减少二氧化碳排放，这些技术包括掺氢燃气轮机和碳捕获，每一吨减碳量都至关重要。”
留给实现气候目标的时间越来越少。为了将升温控制在 1.5℃ 以内，到2030年，我们需要在2019年的基础上，将温室气体排放量减少 45%。留给我们的时间已不足七年。一个无法回避的事实是，世界能源体系还没有为完全依靠可再生能源运行做好准备。现有最合适的解决方案包括尽快建立可再生能源发电能力，通过“煤改气”实现从燃煤发电向燃气发电的转型，同时为未来利用氢能做好准备。
2022年10月
奥利弗·萨奇高（Oliver Sachgau），德裔加拿大作家和记者，专注于财经话题，常驻柏林。曾在彭博社、《华盛顿邮报》、《财富》和《独立报》发表过文章。
相关图片来源：西门子能源
