犹他州的一个项目将于本月启动“绿色”氢气生产，这突显了一场关于燃料应该如何使用、谁应该为其提供资金以及为家庭供暖是否安全的全国性辩论。

　　到11月底，犹他州道明能源公司(Dominion Energy Utah)计划在其天然气管道中混合甲烷衍生的氢气，转而使用现场生产的可再生电力。

　　该州近2000名客户现在拥有部分氢燃料的炉灶和熔炉，使Dominion的项目成为国内使用氢燃料进行家庭供暖的最先进项目之一。

　　但环保人士和一些开发商拒绝使用氢气为家庭供暖，他们考虑到有更便宜、低碳的选择，比如电热泵。批评人士还警告说，在室内空间燃烧氢气释放的污染物可能会恶化健康问题，而且将这种燃料引入为天然气设计的管道可能是危险的。

　　“现在，有很多关于‘应该支持供暖吗?’”瑞斯塔能源公司(Rystad Energy)高级氢分析师玛丽娜·多明格斯(Marina Domingues)说。“如果我们可以只使用天然气和捕集技术，供暖行业为什么要成为氢需求行业?”

　　像Dominion公司的ThermH2这样的供热项目，正如人们所知，体现了新兴清洁技术面临的一个持续的问题:将资金集中到少数几个应用上是激励它们的最佳方式，还是支持一系列试点来看看什么能成功?

　　洛杉矶加州州立大学研究氢基础设施的教授大卫·布莱克曼(David Blekhman)用三个字概括了他对这个问题的立场:“我支持一切。”他将该行业的前进道路比作赛跑:“我们只是在起跑线上竖起了那条腿。”

　　他的观点与犹他州最大的天然气供应商Dominion Utah的观点相呼应。该公司发言人约根·霍菲林(Jorgan Hofeling)说:“任何新技术都会取得进步，但它们一开始有点昂贵。”“绿色氢就在这个领域。”

　　她继续说道:“如果它真的达到了对客户有意义的地步——它真的是一个可持续的选择——我们就已经完成了能够向他们部署它的工作，而不是从头开始。”

　　氢的headscratcher

　　目前，绿色氢比天然气和其他传统燃料贵好几倍。降低氢燃料的成本是拜登政府的一个主要目标，美国将根据《通货膨胀削减法案》(Inflation Reduction Act)为氢燃料的生产提供高达1000亿美元的税收优惠。上个月，美国能源部宣布，计划从基础设施法中拨款70亿美元，用于全国七个拟议中的氢气中心，并希望这些中心每年能生产300万吨氢气。

　　很少有美国绿色氢项目已经通过了前期开发阶段，这意味着关于燃料的最终用途将主导市场的大多数决定尚未做出。

　　能源部长詹妮弗·格兰霍姆(Jennifer Granholm)在10月份费城的一次演讲中表示，氢“几乎可以做任何事情”，从为家庭供暖到为公共汽车提供动力，她将其称为零碳解决方案的“瑞士军刀”。

　　美国能源部资助的太平洋西北氢中心主席克里斯·格林在10月30日的项目社区简报会上说:“我们并没有那么大胆地认为我们可以决定市场随着时间的推移会做什么——其中一些，我们会发现人们想把钱花在哪里。”

　　对于许多开发人员来说，首要考虑的是避免在氢不太可能成功的应用中，因为它太昂贵、不安全或效率低下。

　　格林说:“一个更深思熟虑的方法是制造脱碳目标所需的适量氢气，这是正确的方法。”他的中心将不支持家庭供暖。

　　环保人士和分析人士也敦促该行业在选择项目时更加谨慎。例如，世界资源研究所建议各国政府根据其他清洁能源技术的可用性来确定资金的优先次序。

　　该咨询公司估计，大多数经济范围内的减排——85%——可以通过节能解决方案、可再生能源和直接电气化(而不是氢)来实现。报告认为，其他难以实现电气化的能源密集型行业，如商业运输和重工业，是氢能的切入点。

　　同样，社会责任医生组织表示，用氢气为家庭供暖是一个很好的例子，因为已经存在更高效、更便宜的解决方案:热泵和电器。

　　“这并不是说我们反对绿色氢，”芭芭拉·戈特利布(Barbara Gottlieb)说，她是这个由医生领导的组织的环境与健康主管，该组织倡导保护公众免受气候变化的影响。“相反，我们认识到它是一种非常稀缺的商品，因此，它需要保留给那些没有其他可用选择的行业或需求。”

　　燃料电池和氢能协会总裁兼首席执行官Frank Wolak表示，在使用氢气之前，可以在住宅层面进行大量的电气化，以去除用于供暖的天然气和石油。但他说，在大规模氢转化发生之前，还有很多事情要做

　　最终，氢是否成为家庭供暖的首选燃料将取决于经济和监管因素，包括未来是否有激励措施促使人们迅速采用它，Wolak说。

　　“它不必是普遍的。但是当这些天然气公司说，‘我必须弄清楚这件事’时，你就会知道什么是门槛，什么是安全程序，什么是对泄漏的影响。”“然后你就可以开始问，‘这样做的成本效益是多少?这将在全国范围内逐案进行。”

　　危险和障碍

　　去年，医师社会责任协会和美国医学协会发布了警告，反对在室内燃烧氢-甲烷混合物。他们引用的研究表明，这些混合物释放的氮氧化物(NOx)比单独的甲烷更多，这可能会加剧与污染有关的疾病，如哮喘和痴呆。

　　医师社会责任协会在其2022年的报告中补充说:“氢气比甲烷更容易点燃，也更容易爆炸，因此增加了建筑物爆炸的危险。”“它将生命置于危险之中。”

　　犹他州自治领在其网站上反驳了这两个组织的说法。该公司表示，经过一年的内部测试，它没有发现混合较低浓度的氢气对其管道的完整性、氮氧化物水平或设备产生不利影响。

　　当被问及对这些批评的进一步评论时，道米尼能源可持续发展计划的业务发展经理安德鲁·赫格瓦尔德(Andrew Hegewald)说:“我们不认为5%的燃烧会有任何健康问题。”“这对终端用户来说并不是那么安全，对我们的管道来说更安全。”

　　内部测试旨在避免所谓的“脆化”的潜在问题，专家说，在最初设计用于天然气的管道中输送氢气时，可能会发生这种问题。

　　根据美国能源部及其国家能源技术实验室资助的研究，根据金属的类型、暴露时间和浓度的不同，氢会对材料施加压力，增加裂缝和泄漏的风险。

　　加州公用事业委员会委托进行的一项研究发现，将5%的氢气与天然气混合“通常是安全的”，但更高的浓度会带来更大的脆化和管道泄漏的可能性。这增加了氢气或甲烷泄漏的风险，抵消了使用绿色氢气的环境效益。

　　然而，Hegewald表示，5%对于混合来说是一个很好的数字，因为它“不会太大而引起任何安全问题”。

　　对于公司来说，混合项目很有吸引力，因为它们在实现内部减排目标的同时，还能继续使用现有的天然气基础设施来分配氢气。天然气公用事业公司已经宣布了30多个试点项目，以研究使用氢气使其配电系统脱碳的潜力。

　　南加州的主要天然气供应商SoCalGas也提出了一个现实世界的混合示范，用氢气加热。该公司希望将氢天然气混合物输送到大学校园建筑，将其视为“替代化石燃料和降低温室气体排放的另一种方式”。

　　除了家庭供暖，氢气还可以混合到天然气管道中用于发电和其他用途。

　　Hegewald说:“混合燃料允许使用现有的、已安装的天然气炉和相关的天然气管道。“客户可以继续享受天然气的可靠性和效率，并增加排放效益，而无需更换电器。”

　　Dominion Utah公司声称，通过启动现场绿色氢气生产，每年将额外减少110吨碳排放，相当于种植约5000棵树。

　　用于家庭供暖系统的氢混合物仍然主要是天然气——在犹他州的项目中占95%。Dominion在其网站上表示，虽然5%的绿色氢“可能看起来不多，但随着氢等多用途能源的使用时间越长，减少的排放就越少。”

　　气候倡导人士担心，这些项目是在洗白绿色，可能会导致人们对天然气的依赖，而不是迫使企业寻找不使用化石燃料的解决方案。

　　“在我看来，这是在继续现状，”Alejandría Lyons说，他是新墨西哥无虚假解决方案组织的协调员，这是一个气候和环境正义组织的联盟，目前反对所有的氢开发。

　　氢在家庭中的未来

　　到目前为止，Dominion Utah公司已经支付了氢气的价格溢价，而不是通过ThermH2试点将成本转嫁给纳税人。它曾希望使用联邦资金来抵消这些费用。

　　该项目是由科罗拉多州、新墨西哥州、犹他州和怀俄明州州长提出的一项区域提案的一部分，该提案从政府那里争夺70亿美元，以建设全国第一个清洁氢中心。

　　目前尚不清楚能源部为何在上个月选择了其他七个优胜者后，最终拒绝了各州的申请。里昂的联盟曾写信给能源部，要求其以健康、安全、社区参与、资源稀缺以及项目将巩固化石燃料生产的信念为理由，拒绝在四个州建立枢纽。

　　ThermH2最初设想了四个阶段，并将时间表与能源部为集线器设定的里程碑相匹配。今年春天，该公司结束了第一阶段，即为期一年的安全测试，进入了有真正客户的第二阶段。11月启动的绿色氢气生产是同一阶段的延伸，预计将持续到2025年3月。

　　如果没有这些枢纽的资金，该公司正在重新评估其剩余阶段的范围，最后阶段将于2030年开始，并准备好整个分配系统来混合氢气。

　　“我们目前的重点是该项目第二阶段的运行和完成，”Dominion的Hegewald说。“我们仍然致力于氢混合。”

　　一种方法是通过与附近由能源部资助的中心建立联系，包括加州和墨西哥湾沿岸。该公司表示，将在“互惠互利”的情况下寻求合作。

　　与此同时，美国能源部支持的供暖中心正在支持至少两个家庭供暖项目，尽管该项目的资金严重倾向于重工业和交通运输。

　　按照设计，这些中心必须为每件事提供一点资金。这笔70亿美元的资金要求能源部为以下每一种用途选择至少一个中心:发电、工业过程、运输、住宅和商业供暖。这样做的目的是让枢纽能够根据地区优势自由调整重点。

　　Domingues说:“作为一项国家战略，这真的很有趣，因为已经发出的信息是，无论哪里有特定需求的潜在用例，美国能源部都会支持它。”

　　当七个获胜者首次公布时，其中只有一个——中西部北部的Heartland氢气中心——透露对住宅或商业供暖有任何兴趣。

　　当时，白宫表示，哈特兰中心旨在推进“寒冷气候空间供暖”的燃料，并在一张初步项目地点的地图上，包括Xcel能源公司在明尼苏达州的一个项目。该图显示氢气被输送到当地的一家天然气配送公司。

　　评选结束两周后，另一个获胜者，以西弗吉尼亚州为中心的阿巴拉契亚中心，公布了一个在家庭中使用氢的项目。在10月下旬举行的社区简报会上，官员们表示，Hope Gas、Watt Fuel Cell和EQT公司将合作生产天然气衍生氢，用于公用事业的配电系统和住宅燃料电池。

　　包括加利福尼亚、墨西哥湾沿岸和太平洋西北地区在内的其他获奖中心表示，他们没有计划用于家庭供暖的氢项目。

　　“在德克萨斯州，我们有更多的电力建筑，所以没有大量的建筑应用，”休斯顿未来中心的首席执行官布雷特帕尔曼说，该中心是获胜的墨西哥湾沿岸枢纽联盟的一部分。

　　即便如此，研究人员还是认为，用于家庭供暖的氢燃料是有前途的，尽管它不太可能在这个行业中占据主导地位。

　　“我们确实相信商业和住宅供暖将有未来，”Wood Mackenzie的氢分析师赫克托·阿雷奥拉(Hector Arreola)说。“它肯定比其他应用程序要小。”

　　一些能源专家说，用这种燃料供暖最有利的情况是在极端寒冷时期。

　　在冬季，热泵的工作原理就像一台反向空调，从外部空气中吸收热量，为室内空间供暖。随着气温的下降，这些设备不得不更加努力地工作来提取热量，最终消耗更多的能源——尽管新型号声称即使在零度以下的条件下也能工作。

　　支持者表示，在这种情况下，氢可以缓解电网的整体压力。

　　Hegewald说:“在某些地区，比如冬天更冷、更长的地区，天然气供暖比其他替代能源提供了最高的质量、可靠性、效率和可负担性。