随着全球对气候变化的关注日益加深，制氨工业作为重要的基础化工产业，其减碳路径成为研究热点。
氨生产主要依赖化石燃料制氢，欧洲每年产生3600万公吨的二氧化碳排放。通过水电解产生绿氢，可大幅减少碳排放，因为它只需要电力，而电力由可再生能源产生。
然而，向低碳氢能转型仍存在经济和运输的巨大挑战，尤其是电网产生绿氢。此外，可再生资源的供应及当地电力生产的碳强度，使得排放标准和生产成本之间的关联机制尚不明确。
近日，香港科技大学(简称“港科大”)环境及可持续发展学部助理教授卢中铭、公共政策学部助理教授Magdalena Klemun团队提出制定策略性绿氢碳排放标准，能推动制氨工业经济近100%减碳，同时避免土地资源紧张和电网拥塞等问题。该研究确定了最优成本的制氨工业产氢设施和排放标准。
港科大研究团队与苏黎世联邦理工学院合作，利用欧洲38个地区在2024至2050年的高分辨率再生能源数据，探讨欧洲一系列排放标准对生产成本的影响，以及向再生能源电解制氢转型的可行性。尽管数据来源和结果仅针对欧盟，但其他地区的难减排产业在转型使用低碳燃料时，该研究的方法和思路同样具有参考意义。
研究结果显示，通过水电解产生的绿氢可以显著降低碳排放，平均减排率可达85%(基于电网价格和碳强度，范围在36%至100%之间)。在可再生能源丰富的地区，即使不强制执行排放限制，电解氢的生产成本也能与SMR生产的氢气保持成本竞争力，平均氢成本约为4.1欧元/公斤。然而，若要实现100%的减排目标，则氢成本将上升至6.3欧元/公斤，同时需要大幅增加可再生能源的安装面积，这可能对部分地区的转型构成障碍。不过，研究团队进一步指出，通过技术创新和厂房设计的优化，可以有效降低生产成本。增加工厂的灵活性，特别是在离网工厂中，可以显著降低成本，平均降幅可达32%。这种灵活性设计使工厂能够更好地适应波动的可再生能源供应，减少对传统电网的依赖。
相关研究成果Effects of emissions caps on the costs and feasibility of low-carbon hydrogen in the European ammonia industry于近日在国际期刊《自然—通讯》( nature communications)上发表。
