隨著全球各國努力追求成長，並渴望讓大多數人口達到可觀的收入水平，工業化的驅動力持續升高。
過去二十年來，許多農業經濟已轉型為工業活動。隨著世界上更多地區的城市化，能源需求將進一步增加。世界對更多能源的渴求與各國所承諾的淨零排放目標形成了強烈對比。解決這個謎題的唯一方法是逐步轉向低碳能源，如太陽能、風能、氫和氨。在全球範圍內，工業部門是一個巨大的財富創造者，因為企業生產的材料和商品與我們的日常生活密不可分。工業園區是大型能源生產、配電、商品製造和運輸設施的集中地，也是經濟和工業活動的主要地理樞紐。
工業集群佔全球二氧化碳排放量的 15% 至 20%，一直是減排的重要目標。這個驚人的排放比例意味著急需對進行排放密集型工業活動的工業園區進行去碳化。工業園區的去碳化也將為可再生能源、能源儲存和低碳運輸領域的創新和技術，以及包括碳捕集、利用和封存 (CCUS) 在內的各種技術的部署創造新的機遇。這將有助於提高工業園區內企業在全球市場的競爭力。
氫，通往脫碳之路
在考慮工業園區去碳化的戰略必要性時，很可能需要氫能等清潔低碳燃料來提供關鍵的長期解決方案。太陽能和風能顯示出作為發電替代品的巨大前景，但它們也面臨挑戰，例如太陽能板的回收問題和風能對天氣模式的依賴。為了解決這些限制，在有利的監管制度和技術進步的支持下，氨和氫等替代燃料正在被開發。氨雖然生產成本較低，但其毒性問題限制了它的廣泛使用。另一方面，氫雖然無毒，但在生產、儲存和運輸過程中需要更多能源。結合各種可再生能源的平衡方法是塑造可持續能源未來的關鍵。透過發揮優勢和克服缺點，我們可以邁向一個更環保、更有彈性的能源環境。
氫可以成為化石燃料的零碳替代品，尤其是在難以消減的經濟領域。它可以用於發電和工業流程。這種燃燒乾淨的燃料用途廣泛、反應靈活、可儲存且可運輸。目前依賴天然瓦斯的設施可以通過升級或改造現有的天然瓦斯系統來轉用清潔氫氣。隨著時間的推移，利用可再生能源生產綠色氫氣和利用化石燃料進行碳捕集生產藍色氫氣的成本將會降低，但需要創造需求來降低成本，同時需要建立廣泛的輸送基礎設施。
新的政府目標、政策和補貼對實現這一目標至關重要。據國際能源署 (IEA) 統計，截至 2022 年，承諾在其能源系統中採用氫能作為清潔能源媒介的政府總數已增至 26 個。工業集群的溫室氣體排放被普遍認為是最難消減的排放之一，因此必須充分利用潔淨氫能的採用。
在未來數十年內，工業園區 (例如石化中心) 將透過以下主要途徑進行脫碳：減少以化石燃料為基礎的煉油作業；在可行的情況下將製程電氣化；若電氣化在技術上並不可行，大型石化裝置將以氫氣而非天然瓦斯為燃料。
氫管道共用基礎設施最終將在成熟的工業園區內開發，這些工業園區將容納各種不同的重工業。這將主要由私營企業財團主導，並由當地政府提供資金。管道基礎設施可以沿著工業園區內的管道走廊運行，最終甚至可以將跨越單一土地的園區連接起來。
富氫天然瓦斯 (HENG) 也將在天然瓦斯向發電用氫燃料過渡的過程中發揮關鍵作用。這種混合氣將使潔淨氫能通過現有的天然瓦斯管道進行輸送。氫的來源可以是綠色氫或藍色氫，也可以是混合氫，既可以是進口的，也可以是本地生產的。當這些配置在世界各地成形時，將刺激新供應鏈路線和基礎設施的建立，以利氫的海上運輸。將需要新的超低溫船隻來運送 -253°C 的液化氫 (稱為 LH2)。氫還可以通過其他能源載體進行運輸，如氨、液態有機氫載體（也稱為 LOHC）或甲基環己烷（也稱為 MCH）。
工業園區去碳化：需要考慮的因素
潔淨氫氣需要擴大規模以支持綠色未來
氫還不是萬應靈丹，因為目前使用的氫大多數是使用化石燃料產生的，而化石燃料會向大氣層排放二氧化碳，造成氣候危機。目前天然瓦斯是製氫的主要來源，約佔全球每年專用氫產量約 7000 萬噸的四分之三。
IEA 認為近期有四個機會可以推動氫能在清潔、廣泛使用的道路上邁進：使工業港口成為擴大使用清潔氫能的中樞；在現有基礎設施（如數百萬公里的天然氣管道）的基礎上發展；通過車隊、貨運和通道擴大氫能在運輸中的應用；開啟氫能貿易的首條國際航線。專注於這些現實世界的跳板，可以幫助氫能達到必要的規模，為政府和私營部門降低成本和風險。儘管每個機會都有其獨特的目的，但這四個機會也是相輔相成的。因此，清潔氫能需要擴大規模，以支持清潔能源的未來。
能源轉型和去碳化的七大支柱是
- 營運效率
- 天然瓦斯轉換
- 低碳電力/公用事業
- 低碳燃料/材料
- 碳捕集、利用和封存
- 天然水槽
- 行為改變
工業去碳化意味著重新想像生產流程
數據稀缺是工業園區去碳化的一項挑戰。工業園區和能源基礎設施的溫室氣體減緩大多是分開調查和分析的，很少有研究在工業園區層面研究和處理能源基礎設施去碳化的議題。為工業園區提供動力的基礎設施被定義為位於園區內的可共享公用設施，並為園區及其以外的更廣闊空間提供能源（如熱能和電力）。這些基礎設施將能源、水和污染物連結在一起。對於大多數工業園區而言，可從能源基礎設施的角度實施適用的溫室氣體減緩措施，但仍存在障礙。
面臨的挑戰是，許多工業園區現有的能源基礎設施嚴重依賴化石燃料。改造這些基礎設施或以清潔的替代品取而代之既昂貴又耗時。工業去碳化的過程需要從頭開始重新構想生產流程，並以昂貴的重建或改裝成本重新設計現有場地。採用低碳生產流程的公司在短期至中期內成本將會增加，這可能會使其在全球商品市場中處於經濟劣勢。同樣重要的是，由於製造、煉油和化學生產等能源密集型產業的存在，工業園區通常具有較高的能源需求。
政府的參與至關重要
要加速全球工業園區向淨零排放過渡，政府的參與以及與產業界的合作是絕對必要的。政府可以創造有利條件，吸引投資，並建立對發展合作的信心，例如 「向淨零排放過渡的工業集群 」倡議。
該倡議提供的支援包括公私合作和跨產業合作。這是需要政府參與的渠道，尤其是立法者和監管者。可以實施深入的、針對國家的政策和公共資金分析，與政策制定者和金融領袖舉行圓桌會議，以及交流最佳實踐和工具，以建立公私參與。例如，國家當局可考慮升級其國家綠色標準，並通過引入更具雄心的目標和激勵措施來推廣綠色工業園區；改善數據收集和分析系統，以根據國內和國際標準追蹤和簡化工業園區的績效；加強法規的執行，並利用政策推動因素，如通過工業園區管理的特定法律。
政府也可為範圍 3 供應鏈的去碳化提供激勵措施，以加速碳中和的實施。供應鏈內的去碳化在實現全面淨零願景方面發揮著關鍵作用，而企業在通過激勵措施影響供應商的行為、運營和投資方面處於獨特的地位。
總結
隨著各國嘗試實現淨零排放承諾，政策制定者正努力尋找化石燃料的可持續替代品，以實現重工業的去碳化。鋼鐵、水泥和石化等工業是全球最大的排放源之一，本身就很難去碳化。IEA 指出，為此，包括英國、加拿大和荷蘭在內的幾個主要經濟體正在提供資金，支持在高排放工業集群中部署氫能和 CCUS 項目，並參與政策和商業模式實驗，以減少碳排放。這些活動的基礎是希望集群所提供的規模經濟、共同效率的機會和共同學習的潛力能啟動產業轉型，鞏固早期需求並培育低碳技術的初始市場。
要成為一種有效的清潔低碳燃料，工業部門必須依靠增加綠色和藍色氫的需求和供應。然而，建立政治資本、可再生能源能力以及克服技術挑戰以擴大技術規模，從而在重工業脫碳過程中發揮重要作用，很可能需要數十年的時間。
因此，希望快速調動資源和資金進行氫生產的國家面臨著巨大的挑戰。政策制定者在創造有利的監管環境、鼓勵發展氫就绪的基礎設施和刺激創新方面發揮著關鍵作用。