邁克爾·巴納德（Michael Barnard）是Agora能源技術(shù)公司（一家基于二氧化碳的氧化還原流的初創(chuàng)公司）的董事會(huì)觀察員和戰(zhàn)略家，ELECTRON航空（一家電動(dòng)航空初創(chuàng)公司）的顧問(wèn)委員會(huì)成員，TFIE戰(zhàn)略公司的首席戰(zhàn)略家和distnc技術(shù)公司的聯(lián)合創(chuàng)始人。他花時(shí)間預(yù)測(cè)未來(lái)40-80年的去碳化方案，并協(xié)助高管、董事會(huì)和投資者在今天做出明智的選擇。無(wú)論是航空加油、電網(wǎng)存儲(chǔ)、車聯(lián)網(wǎng)還是氫氣需求，他的工作都是基于物理學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)和人性的基本原理，并以多個(gè)領(lǐng)域的脫碳要求和創(chuàng)新為依據(jù)。他在北美、亞洲和拉丁美洲的領(lǐng)導(dǎo)職位增強(qiáng)了他的全球視野。他定期在多個(gè)渠道發(fā)表關(guān)于創(chuàng)新、商業(yè)、技術(shù)和政策的文章。他可以參加董事會(huì)、戰(zhàn)略顧問(wèn)和演講活動(dòng)。以下內(nèi)容是他對(duì)美國(guó)氫能戰(zhàn)略的評(píng)論；

美國(guó)的氫能戰(zhàn)略被定位在錯(cuò)誤的聯(lián)邦部門(mén)。它被交到那些整天與化石燃料打交道的人手中，他們的模式是燃燒化石燃料獲取能源，而不是以電為能源的模式。它沒(méi)有通過(guò)Remelt對(duì)一個(gè)好的戰(zhàn)略的第一項(xiàng)測(cè)試，因此它的原則和行動(dòng)也將是失敗的。

美國(guó)能源部（DOE）在向低碳經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的過(guò)程中處于一個(gè)有趣的位置。其預(yù)算的55%用于核能，但美國(guó)100個(gè)左右的核反應(yīng)堆大部分都在老化，除了幾個(gè)之外，所有的反應(yīng)堆都將在2035年之前退出電網(wǎng)。美國(guó)當(dāng)然沒(méi)有任何計(jì)劃建造100個(gè)新的核反應(yīng)堆，因?yàn)樵搰?guó)已經(jīng)不具備成功推廣核電的條件，而且目前對(duì)SMR的希望可能無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

雖然能源部一半以上的預(yù)算都集中在核電上，但美國(guó)實(shí)際上將用可再生能源、額外的傳輸--特別是高壓直流--和儲(chǔ)存來(lái)取代絕大多數(shù)的核電，就像世界上幾乎所有其他國(guó)家一樣。所有這些技術(shù)也都在能源部的職權(quán)范圍內(nèi)。到目前為止還不錯(cuò)，盡管官僚機(jī)構(gòu)和內(nèi)部藩籬無(wú)疑將緩慢地接受這一點(diǎn)。

但能源部也處理化石燃料，作為其投資組合中的少數(shù)。它有很大一部分預(yù)算和工作人員在處理煤炭、石油和天然氣。這可能是其最近發(fā)布的氫氣戰(zhàn)略草案的部分問(wèn)題所在。

鑒于拜登的減少通貨膨脹法案（IRA）已經(jīng)對(duì)歐洲大陸綠色氫氣電解的額外性規(guī)則產(chǎn)生了負(fù)面影響，有趣的是，氫氣戰(zhàn)略仍然有濕墨。美國(guó)的模式是為制造綠色氫氣提供補(bǔ)貼，使其價(jià)格接近于黑色和灰色氫氣，而這些錢(qián)是可以談的，歐洲的主要參與者明確表示他們會(huì)去美國(guó)。因此，歐洲的氫氣的電網(wǎng)電力，沒(méi)有要求為足夠的風(fēng)能和太陽(yáng)能建立PPA以滿足需求。遺憾的是。

因此，讓我們來(lái)談?wù)勈裁词呛玫膽?zhàn)略。我讀過(guò)絕大多數(shù)的戰(zhàn)略書(shū)籍--這是戰(zhàn)略家的職業(yè)病--當(dāng)然，除了克勞塞維茨的《戰(zhàn)爭(zhēng)論》之外，所有經(jīng)常被引用的書(shū)籍或被認(rèn)為很重要的書(shū)籍我都讀過(guò)。實(shí)際上只有兩本關(guān)于戰(zhàn)略的好書(shū)，一本是關(guān)于軍事問(wèn)題的《孫子》，另一本是關(guān)于非軍事問(wèn)題的魯梅爾特的《好戰(zhàn)略壞戰(zhàn)略》。差異和為什么重要。其他的書(shū)要么是嚴(yán)重關(guān)注軍事技術(shù)能力和特定時(shí)期的聯(lián)盟，要么是幾年后讀起來(lái)極其糟糕的時(shí)尚商業(yè)書(shū)，因?yàn)槟切┝瞬黄鸬墓镜睦蝇F(xiàn)在變成了大部分失敗公司的名單（《藍(lán)海戰(zhàn)略》在這方面很突出）。然后，有幾本與戰(zhàn)略相關(guān)的書(shū)被強(qiáng)烈推薦，如瓦克的《灰犀?！罚ū取逗谔禊Z》有用得多），克里斯坦森和雷諾的《創(chuàng)新者的解決方案》以及馬爾霍特拉和巴澤曼的《談判天才》。

但這一評(píng)估明顯屬于非軍事戰(zhàn)略陣營(yíng)，因此我將使用魯梅爾特的良好戰(zhàn)略的內(nèi)核來(lái)構(gòu)建我對(duì)能源部氫氣戰(zhàn)略的想法。

戰(zhàn)略是設(shè)計(jì)一種應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)的方法。因此，一個(gè)好的戰(zhàn)略必須確定要克服的挑戰(zhàn)，并設(shè)計(jì)出一種方法來(lái)克服它。為了做到這一點(diǎn)，一個(gè)好的戰(zhàn)略的內(nèi)核包含三個(gè)要素：診斷、指導(dǎo)性政策和連貫的行動(dòng)。

診斷是這里的關(guān)鍵所在。必須清楚地了解正在發(fā)生的事情。經(jīng)驗(yàn)性的現(xiàn)實(shí)對(duì)好的戰(zhàn)略至關(guān)重要。

這是我對(duì)2100年之前的氫氣需求的預(yù)測(cè)，已經(jīng)重復(fù)了好幾次。我用它來(lái)協(xié)助主要的機(jī)構(gòu)投資者、風(fēng)險(xiǎn)投資公司和可再生能源部署組織，使他們對(duì)未來(lái)十年的投資、資源配置和行動(dòng)計(jì)劃的戰(zhàn)略到位。

這個(gè)預(yù)測(cè)最明顯的一點(diǎn)是什么？氫氣需求正在萎縮，在未來(lái)幾十年的大部分時(shí)間里不會(huì)增長(zhǎng)。為什么？因?yàn)闅錃獠皇且粋€(gè)去碳化的解決方案，它是一個(gè)全球變暖問(wèn)題。

黑氫和灰氫是全球所有航空業(yè)范圍內(nèi)的一個(gè)二氧化碳問(wèn)題。工作之一是停止挖洞，而今天的氫氣制造是一個(gè)大鏟子。今天，這一切都來(lái)自于化石燃料，上游天然和煤層甲烷泄漏的二氧化碳和蒸汽重整或煤氣化的二氧化碳排放量是制造氫氣的二氧化碳質(zhì)量的12到35倍以上。

它的最大部分被用于化石燃料的提煉，具體來(lái)說(shuō)是煉油廠，在那里它主要被用于像加拿大阿爾伯塔省的產(chǎn)品那樣的重質(zhì)原油的脫硫，以及用于穩(wěn)定理想的芳烴的加氫處理，這是一個(gè)數(shù)量少得多但價(jià)值高的市場(chǎng)。在我們今天消費(fèi)的1.2億噸純氫和合成氣混合氫中，大約有5000萬(wàn)，即42%。第二大塊是用于以氨為基礎(chǔ)的化肥，約3300萬(wàn)噸，或約28%。如果我們想認(rèn)真處理全球變暖問(wèn)題，煉油廠的使用必須大部分消失。氨基肥料的使用也必須從根本上減少，通過(guò)將自給自足的農(nóng)民轉(zhuǎn)移到城市就業(yè)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、低耕農(nóng)業(yè)和農(nóng)業(yè)遺傳學(xué)解決方案（如Pivot Bio的強(qiáng)化固氮微生物）這四個(gè)趨勢(shì)或戰(zhàn)略。

氫氣今天不用于能源。它被用于提煉能源載體的工業(yè)過(guò)程，它被用于制造肥料的工業(yè)過(guò)程。其他用途包括將植物油加氫以生產(chǎn)食用油產(chǎn)品和其他一堆東西。

但它現(xiàn)在不是能源的載體。這就引出了一個(gè)問(wèn)題。

為什么美國(guó)能源部被賦予起草氫氣戰(zhàn)略的任務(wù)？

職責(zé)的安排預(yù)示著答案，即氫氣在未來(lái)將被用作能源載體。而沒(méi)有什么理由相信這是真的。

這使得能源部成為定位氫能戰(zhàn)略的一個(gè)有問(wèn)題的地方。根據(jù)定義，他們不能不將其視為一種能源載體。這是他們的整個(gè)范式。

TFIE Strategy Inc. 首席策略師 Michael Barnard 的住宅、商業(yè)和工業(yè)熱源的性感/不性感、實(shí)用/不實(shí)用象限圖。

熱能在整個(gè)經(jīng)濟(jì)中都很重要，但工業(yè)熱能在未來(lái)幾乎總是由電力驅(qū)動(dòng)的解決方案更好地提供。有幾個(gè)工業(yè)過(guò)程，如水泥熟料窯，我知道在那里有一個(gè)特定的火焰噴射的價(jià)值，但這些是例外，而不是規(guī)則。來(lái)自DOC的工業(yè)政策更有可能從對(duì)熱的需求開(kāi)始，而不是從對(duì)液體或氣體燃料要求的錯(cuò)誤假設(shè)開(kāi)始。

正如三十年來(lái)一直為全球客戶設(shè)計(jì)模塊化化學(xué)處理計(jì)劃的化學(xué)工藝工程師保羅-馬?。≒aul Martin）在幾個(gè)場(chǎng)合告訴我的那樣，他所做的一切都使用電力，直到成本效益分析表明，當(dāng)允許大氣被用作開(kāi)放式下水道時(shí)，化石燃料更便宜。

TFIE Strategy Inc 首席策略師 Michael Barnard 對(duì) 2060 年主要類別的電網(wǎng)存儲(chǔ)容量的預(yù)測(cè)。

然后是用于長(zhǎng)期儲(chǔ)存的氫氣。在我與能源部貸款項(xiàng)目辦公室主任Jigar Shah的討論中，其中一個(gè)令人頭疼的問(wèn)題是在猶他州的一個(gè)舊煤廠遺址上為一個(gè)氫氣鹽穴儲(chǔ)存和發(fā)電設(shè)施提供5.04億美元的貸款。當(dāng)時(shí)的論斷是，它重新利用了向洛杉磯的輸電，所以它是好的。但是，他們把天然氣發(fā)電放在這個(gè)地方，以取代煤炭，這將需要一堆新的天然氣管道來(lái)供應(yīng)天然氣，沒(méi)有支線傳輸?shù)竭@個(gè)地方，把可再生能源帶到這里來(lái)制造綠色氫氣，而且綠色氫氣的往返效率很低。由于猶他州不希望煤城消失，這才獲得批準(zhǔn)，但在主要經(jīng)濟(jì)目的消失后，保持一個(gè)有幾千人的農(nóng)村小鎮(zhèn)的活力，并不是一個(gè)戰(zhàn)略上合理的能源或去碳化解決方案。

像世界上其他主要國(guó)家一樣，美國(guó)今天擁有大量的抽水蓄能的電網(wǎng)。該技術(shù)是迄今為止世界上最大的電網(wǎng)存儲(chǔ)形式，也是迄今為止在建的最大的電網(wǎng)存儲(chǔ)形式，2022年投入使用的單一抽水機(jī)設(shè)施使全球電網(wǎng)上的所有電池存儲(chǔ)相形見(jiàn)絀。這是適合電網(wǎng)存儲(chǔ)的規(guī)模和技術(shù)。相比之下，氫氣只是一種糟糕的技術(shù)。

TFIE Strategy Inc 首席策略師 Michael Barnard 的性感與實(shí)用性象限圖。

然后是用于卡車和公共汽車的氫燃料和合成燃料，這也在美國(guó)能源部的戰(zhàn)略中被吹捧。在這個(gè)世界上，中國(guó)道路上有 500,000 輛電池電動(dòng)巴士，電動(dòng)卡車的數(shù)量大致相同，今天多家制造商正在交付新的電池電動(dòng)半成品，每輛氫動(dòng)力巴士和卡車測(cè)試計(jì)劃已經(jīng)證明，與電池電動(dòng)相比，它們不經(jīng)濟(jì)，可能會(huì)在途中連接電網(wǎng)或在某些地方進(jìn)行感應(yīng)充電。

TFIE Strategy Inc 首席策略師 Michael Barnard 提供的地面運(yùn)輸燃料替代品（包括柴油、合成柴油和生物柴油）的成本和碳表。

你必須通過(guò)柴油驅(qū)動(dòng)的眼鏡來(lái)看待這個(gè)世界，以假設(shè)在電池電動(dòng)是一種選擇時(shí)，在卡車和公共汽車中燃燒氣體或液體是一種合適的選擇。合成燃料的二氧化碳排放量更高，成本也更高。這主要是經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，燃料成本約占卡車運(yùn)輸成本的 21%。我在 2018 年和 2019 年對(duì)Carbon Engineering 的直接空氣捕獲空燃計(jì)劃進(jìn)行了端到端的評(píng)估，從那時(shí)起經(jīng)濟(jì)和技術(shù)一直沒(méi)有變化。

TFIE Strategy Inc 首席策略師 Michael Barnard 的性感/不性感、實(shí)用/不實(shí)用的海運(yùn)脫碳象限圖。

海上運(yùn)輸有不同的故事，這是 DOE 戰(zhàn)略中氫的另一個(gè)目標(biāo)。如果該策略起源于負(fù)責(zé)海運(yùn)的交通部，那么這里可能會(huì)有一些合理的材料。然而，有很多人，比如馬士基，正試圖打破由綠色氫制造的合成燃料的圈子，所以也許不會(huì)。

DOE 的作者可能不知道一些關(guān)鍵點(diǎn)。首先是所有深水航運(yùn)的 40% 用于大陸之間的散裝石油、天然氣和煤炭運(yùn)輸。這一切都會(huì)過(guò)去的。其次是所有深水航運(yùn)的 15% 用于生鐵礦石，與許多煤炭前往相同的港口以制造鋼鐵。這將大大減少。谷物等其他大宗商品已經(jīng)開(kāi)始集裝箱化。目標(biāo)是集裝箱運(yùn)輸，換句話說(shuō)，它更小。

接下來(lái)，問(wèn)題一如既往地是多少航運(yùn)可以電氣化。答案是，所有內(nèi)陸航運(yùn)和大約三分之二的近岸航運(yùn)都可以使用電池運(yùn)行，要么永久安裝在船上并像Corvus Energy 十多年來(lái)一直在做的那樣充電，要么將電池放在標(biāo)準(zhǔn)集裝箱中（ TEU）并在港口更換它們，這種解決方案也適用于我將要乘坐的火車。幾個(gè)月前，正如我與后者公司的能源存儲(chǔ)和優(yōu)化全球副總裁 Andy Tang討論的那樣，特斯拉和瓦錫蘭已經(jīng)在全球范圍內(nèi)交付安裝了電池的 TEU 用于電網(wǎng)存儲(chǔ)。

TFIE Strategy Inc 首席策略師邁克爾·巴納德（Michael Barnard）繪制的圖表：加燃料前的海運(yùn)兆噸級(jí)化石燃料。

這只留下了需要解決方案的不斷下降的深水航運(yùn)領(lǐng)域，而且極不可能是氫或合成燃料。在我對(duì)海運(yùn)替代燃料的評(píng)估中，我選擇生物燃料作為主導(dǎo)解決方案的最高概率。我對(duì)該空間到 2100 年的海洋能源需求的預(yù)測(cè)清楚地表明，全球秸稈纖維素生物燃料的承載能力對(duì)于實(shí)際上難以為航空和航運(yùn)的長(zhǎng)途航段加油是綽綽有余的。

TFIE Strategy Inc. 首席策略師 Michael Barnard 對(duì) 2100 年航空燃料需求類型的預(yù)測(cè)

因此，對(duì)于航空，美國(guó)能源部認(rèn)為的另一個(gè)領(lǐng)域是綠色氫需求的目標(biāo)。從上面引用的相同碳工程評(píng)估以及我對(duì)該運(yùn)輸部分的加油選項(xiàng)的評(píng)估中，很明顯氫不適合直接使用，合成燃料將比 SAF 生物燃料貴得多。

TFIE Strategy Inc 首席策略師 Michael Barnard 的碳工程合成燃料案例研究表。

無(wú)法通過(guò)不斷改進(jìn)的電池實(shí)現(xiàn)電氣化的將使用 SAF 生物燃料。它們自 2011 年以來(lái)一直存在，大多數(shù)航空航天原始設(shè)備制造商都在對(duì)其飛機(jī)進(jìn)行認(rèn)證，并且他們今天在測(cè)試航線上使用混合或單獨(dú)的 SAF 生物燃料與真實(shí)的貨物和乘客。但如表所示，只要 Jet A-1 之類的價(jià)格便宜，這就是航空將使用的。值得慶幸的是，隨著航空燃料奇怪的免稅條件結(jié)束，世界多個(gè)地區(qū)正在發(fā)生變化，這是我?guī)讉€(gè)月前探索的。

然后是鐵路，這是美國(guó)能源部戰(zhàn)略認(rèn)為具有高價(jià)值的另一個(gè)目標(biāo)。中國(guó)在過(guò)去 15 年中建成了25,000 英里的高速、并網(wǎng)、電氣化貨運(yùn)和客運(yùn)鐵路，覆蓋了 93% 的國(guó)內(nèi)城市，并將周邊國(guó)家連接到網(wǎng)絡(luò)中。德國(guó)剛剛宣布，在 50 英里的測(cè)試路線之后，它將不再建造任何氫能鐵路，因?yàn)榻?jīng)濟(jì)研究表明，它的成本是并網(wǎng)/電池混合動(dòng)力的 3 倍，而且?guī)缀醣入姵仉妱?dòng)貴得多。美國(guó)的所有貨運(yùn)列車發(fā)動(dòng)機(jī)都已經(jīng)是柴電混合動(dòng)力，將它們與架空線并網(wǎng)是全球普遍的做法。

再一次，這些充滿電池的 TEU 是電池電動(dòng)火車系統(tǒng)的完美組件，可在現(xiàn)有的轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)充電，起重機(jī)也全電動(dòng)化。十年前有 CN Rail 作為客戶，研究了全球集裝箱運(yùn)輸，研究了集裝箱港口管理軟件，讓 TEU 裝滿電池在集裝箱轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)施中充電，然后放到等待的火車車廂或貨艙中，這是相對(duì)微不足道的集裝箱船。

最后，該戰(zhàn)略將住宅和商業(yè)供暖作為氫氣的目標(biāo)。我已經(jīng)探索過(guò)這個(gè)（見(jiàn)上面的加熱象限圖），還有其他幾十個(gè)，氫氣比天然氣加熱要貴得多，而且安全性要低得多。當(dāng)空氣、地面和水源熱泵已經(jīng)為非常大的商業(yè)和住宅建筑加油時(shí)，性能系數(shù)為 3 到 5，在德克薩斯州的超級(jí)工廠建造，并且沒(méi)有用于住宅或商業(yè)用途的氫氣爐或爐子可購(gòu)買(mǎi)或認(rèn)證使用，您真的必須要燃燒一些東西才能考慮使用氫氣作為替代品。

我可能會(huì)回到這一點(diǎn)，以解決關(guān)于需要通過(guò)管道、鐵路和船舶運(yùn)輸氫氣的錯(cuò)誤假設(shè)，這是 DOE 戰(zhàn)略所犯的另一組范式錯(cuò)誤。可以說(shuō)，幾乎所有的氫氣都是在今天的需求點(diǎn)生產(chǎn)的，因?yàn)樗\(yùn)輸起來(lái)非常困難和昂貴，而且它的低能量密度和微小的分子尺寸意味著運(yùn)輸超過(guò)幾百米的距離非常昂貴。我已經(jīng)評(píng)估了管道和運(yùn)輸氫的成本，與將可再生電力投入高壓直流( HVDC ) 線路相比毫無(wú)意義，這是一種全球通用技術(shù)，第三個(gè)海底 HVDC 互連器進(jìn)入英國(guó)，中國(guó)數(shù)萬(wàn)公里的 HVDC，摩洛哥到英國(guó) HVDC 下的 HVDC建設(shè)，以及澳大利亞到新加坡的高壓直流輸電提議。

能源傳輸?shù)奈磥?lái)是電流沿著高壓直流和交流線路流動(dòng)，而不是移動(dòng)分子。

美國(guó)能源部的戰(zhàn)略如果以這種形式持續(xù)下去，會(huì)給美國(guó)帶來(lái)如此大的問(wèn)題，原因在于它首先將氫的注意力分散為一個(gè)脫碳問(wèn)題，因此不會(huì)立即得到解決。其次，這將導(dǎo)致許多組織浪費(fèi)大量時(shí)間和金錢(qián)在沒(méi)有需求的地方建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)制造氫氣。在某些情況下，氫氣將能夠重新用于高價(jià)值用途，例如氨基肥料。但在很多情況下，它只是一頭昂貴的白象，并以巨大的代價(jià)轉(zhuǎn)移到更有用的地方。

那么，為什么美國(guó)會(huì)做出這個(gè)明顯糟糕的選擇呢？為什么氫位于 DOE 而不是 DOC 中？為什么所有這些明顯死胡同的用例都被認(rèn)為是能源部戰(zhàn)略所聲稱的“氫的戰(zhàn)略性、高影響用途”？

好吧，擁有大量稅收和特許權(quán)使用費(fèi)收入的化石燃料行業(yè)和政府正在努力游說(shuō)使氫成為化石燃料的“替代品”。他們知道，除非氫承擔(dān)重任，否則他們的化石燃料儲(chǔ)備的經(jīng)濟(jì)價(jià)值為零。正如邁克爾·利布雷希 (Michael Liebreich) 喜歡指出的那樣，化石燃料行業(yè)不會(huì)因?yàn)橥苿?dòng)氫而失敗。他們要么推遲真正的氣候行動(dòng)，要么獲得大量政府資金，從他們的化石燃料儲(chǔ)備中制造藍(lán)色氫。

哦，我有沒(méi)有提到美國(guó)能源部的氫戰(zhàn)略也是從化石燃料中制造氫，并附上碳捕獲和儲(chǔ)存？你驚喜嗎？

由于錯(cuò)誤的框架，美國(guó)的氫戰(zhàn)略被定位在錯(cuò)誤的聯(lián)邦部門(mén)。它被交到那些整天處理化石燃料的人手中，他們有一種燃燒化石燃料的范式，而不是用電來(lái)?yè)Q能源的范式。它未能通過(guò) Rumelt 的測(cè)試，即制定好的戰(zhàn)略、接受經(jīng)驗(yàn)現(xiàn)實(shí)的第一件事，因此它的原則和行動(dòng)也將失敗。

美國(guó)應(yīng)該盡快回到繪圖板上，我很樂(lè)意幫助他們。