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(chǎn)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(dān)憂,。僅歐盟就預(yù)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(chǎn)業(yè)可以為鋼鐵、水泥和化肥生產(chǎn)提供動力,；為卡車,、火車、船舶和飛機提供燃料,；平衡基于風(fēng)能和太陽能的電網(wǎng),，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(jīng)濟領(lǐng)域的低碳化,，而這是風(fēng)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(fēng)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(chǎn)的,，其碳排放水平依舊很高,。最大的電解器生產(chǎn)商挪威的Nel ASA公司，每年能生產(chǎn)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(chǎn)因原料和最終產(chǎn)品的不同而不同左：“灰氫”,，化石燃料燃燒獲得，產(chǎn)生副產(chǎn)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(chǎn)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(jīng)濟學(xué)家尼古拉斯·斯特恩（Nicholas Stern）這樣的氣候行動倡導(dǎo)者,，也不認(rèn)為風(fēng)能和太陽能能在2030年代之前與化石燃料進行經(jīng)濟競爭,。

事情的結(jié)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(jīng)下降了90%，風(fēng)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(jīng)在從電力領(lǐng)域撤退,，許多世界上最大的獨立石油公司認(rèn)為石油需求已經(jīng)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(shù)出現(xiàn)，世界將留下一批耗巨資建設(shè)的氫氣生產(chǎn)廠遺址,。此外,，本可用于其他脫碳技術(shù)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(fù)載氣體（Baseload Gas），太陽能（Solar）,，風(fēng)能（Wind）,。在過去的十年里，可再生能源已經(jīng)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(guān)于制造業(yè)的假設(shè),，可以追溯到飛機工業(yè)的早期,。它指出，累計產(chǎn)量每增加一倍,，技術(shù)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(jīng)濟,；更大的產(chǎn)量鼓勵供應(yīng)商以更便宜的價格生產(chǎn)原材料。(更著名的摩爾定律預(yù)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(xué)習(xí)率”，似乎可以解釋為什么新生的可再生能源技術(shù)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(xué)習(xí)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(shù)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(xué)習(xí)率的不確定性決定了一項技術(shù)的成敗,，如果你假設(shè)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(shè)一個更快的學(xué)習(xí)速度,，成本下降的幅度會更大學(xué)習(xí)率的預(yù)估與電解器的成本有關(guān)，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(fēng)能和電池相同的道路？我們有充分的理由這么認(rèn)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(jīng)有很多關(guān)于那里學(xué)習(xí)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(dāng)。

但也有潛在的問題,。學(xué)習(xí)率假說現(xiàn)在被認(rèn)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(jì)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(yù)期價格下降脫軌。PEM電解器是生產(chǎn)綠色氫氣的最有前途的技術(shù)之一,，目前的設(shè)計受鉑族金屬和Chemours公司生產(chǎn)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(xué)習(xí)率和累積能力估計的準(zhǔn)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(nèi)安裝10萬兆瓦的電解器會使容量翻10倍,。按18%的學(xué)習(xí)率計算，這應(yīng)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(xué)習(xí)率本身也顯示出很大的誤差條。一項學(xué)習(xí)率為24%的技術(shù),，在電解器預(yù)估的上限,，只需要將產(chǎn)能翻倍四五倍就可以將價格降低一半。如果學(xué)習(xí)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(jié)果大相徑庭,。如果現(xiàn)有產(chǎn)能較低,，學(xué)習(xí)率較高，綠色氫氣可能會像風(fēng)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(chǎn)能較高,，學(xué)習(xí)率較低,，投資者可能會在該技術(shù)能夠擴大規(guī)模之前就放棄該技術(shù)。