为了实现能源部门的大规模脱碳，Gareth Hinds 研究了可再生能源和核能计划目前如何支持企业向低碳技术过渡，以及氢将如何帮助解决这些问题。能源使用脱碳是当今世界面临的最大挑战之一，其驱动因素是需要减少气候变化的影响和改善空气质量。这也是未来经济霸权的战场。当前的世界秩序是建立在美国、俄罗斯、中国和海湾国家庞大的化石燃料储备之上的。在低碳经济中，在可再生能源和储能技术方面拥有成熟供应链的国家将脱颖而出。英国正在全球领先，制定了雄心勃勃的立法目标来减少温室气体排放，包括确立的 2050 年净零碳目标2019 年。但是，关于我们如何到达那里的细节仍在争论中。能源脱碳是一个复杂、相互依存的问题，涉及经济的各个部门，有许多潜在的途径和解决方案。
对抗污染的进展
作为英国国家计量研究所，国家物理实验室 (NPL) 正在提供帮助转变我们的能源系统，支持企业开发和验证低碳技术的性能，并提供对气候、温室气体排放和空气污染数据的信心。已经取得了一些进展。 2019 年英国领土二氧化碳排放总量比 1990 年水平低 41%，是 1888 年以来的最低水平（不包括大罢工年份）。这忽略了进口商品中的嵌入碳，但近年来这一比例也在稳步下降。本文首次发表于 The Manufacturer 的 9 月号。单击此处订阅
由于 d煤炭的减少以及可再生能源（主要是风能）在电网中的渗透率不断提高。2019 年，英国 48% 的电力需求由可再生能源和核能相结合来满足。这部分是由于海上风电成本的降低，部分是由于政府的激励措施。然而，还有很长的路要走。电力部门仅占英国二氧化碳排放量的 12%。仍然严重依赖石油和天然气的供暖和运输占其余部门的大部分，迄今为止在这些部门的脱碳方面进展甚微。因此，除了使电力部门 100% 使用可再生能源外（中期由核能支持），我们将需要大幅扩大发电能力，以促进供暖和交通的脱碳。充电、加油、可再生能源
增加发电能力不应该如果投资即将到来，这将是一个问题。作为亚特兰蒂岛上的一个大岛c 沿海地区，英国拥有令人羡慕的风能资源，尤其是近海风能资源。近年来，近海风能技术的成本大幅下降，现在与基于化石燃料的技术相比具有竞争力。太阳能也是如此，随着规模经济和技术改进，成本应该会继续下降。因此，我们现在需要着手建设这一基础设施。基于可再生能源并支持供暖和运输部门的能源需求的更大、可能更分散的电网将需要逐步改变储能容量，因为可再生能源的间歇性。成熟的储能技术包括抽水蓄能、飞轮、压缩空气、电池和氢气。所有这些（以及其他新兴技术）都将在实现能源部门的大规模脱碳方面发挥作用。决定它们的适用范围以及如何协调基础设施投资是关键所在情况变得更加复杂。首先，需要一个明确的、总体的长期政府战略，作为支持对所需基础设施投资信心的框架。到目前为止，这种方法在电力行业运作良好，但在供热和交通行业更具挑战性。其次，政府的能源政策需要更多地由科学来驱动。技术解决方案提供商倾向于将自己的产品吹捧为灵丹妙药，同时贬低其他产品的优点。一个典型的例子是关于使用电池和氢进行运输的持续争论。它们往往被视为相互竞争的技术，但事实是它们是高度互补的。电池在储存和释放能量方面比氢更有效，非常适合定期短途行驶的乘用车，可以在旅途之间充电。氢更适合长途、重型车辆脱碳例如卡车、火车和轮船。它还可以存储更长的时间并分布在天然气网络中，使其成为电力、供暖和运输部门耦合的灵活选择。NPL 通过开发先进的诊断工具来支持电池和氢技术的更多部署、模型和标准测试方法来支持改进这些技术的性能、寿命、安全性和成本。在我们现有的基础设施上构建
最后，一旦政策到位，我们需要迅速采取行动来加速变化的速度。我们需要通过建设额外的电网容量、充电和加油基础设施、分布式发电和存储容量来投资所需的基础设施。我们需要制定更严格的能源效率和绝缘法规。最重要的是，我们需要为低碳技术提供长期的财政激励。所有这些都可以实现以创造新就业机会和增强英国竞争力的方式进行调整。COVID-19 大流行的经济影响当然是一个复杂的因素，但不应阻止我们解决否则将成为一个更大的全球问题。Gareth Hinds 是国家物理实验室 (NPL) 电化学科学领域负责人更多信息 www.npl.co.uk/nationalchallenges/energy-environment/hydrogen* 标题图片由阿尔斯通提供，所有其他图片由 Shutterstock 提供
