灰氫是通過化石燃料(例如煤炭)燃燒產生的氫氣。這種類型的氫氣約占當今全球氫氣產量的95%。灰氫還包括在電解水制氫的過程中，使用的電力由化石燃料產生(存在碳排放)。綠氫是利用可再生能源(例如太陽能或風能)發電后通過電解工序制氫，其碳排放可以達到凈零。藍氫也由化石燃料產生，主要來源是天然氣。與綠氫相比，藍氫電力需求較低，且配套了碳捕集與封存(CCS)技術。由于CCS技術需要相對罕見的地質條件，因此在全球范圍內藍氫比綠氫更難獲取。

在煉油或氨生產中，約有80%的專用氫氣生產(氫氣也作為其他過程的副產品產生)用作原料。天然氣制氫最常用的方法是蒸汽甲烷重整，從重整過程中釋放出高濃度的二氧化碳，而從天然氣燃燒中排放出濃度較低的二氧化碳。將碳捕集、利用與封存應用于蒸汽甲烷重整工藝流程，是制備藍氫的方法，其二氧化碳排放量比灰氫少50%~60%(從產生的每千克氫約10千克二氧化碳到每千克氫約5千克二氧化碳)。

當前，藍氫的生產成本隨著二氧化碳儲率的增加而上升。碳捕集使灰氫的成本每千克增加0.25美元 ，這意味著減排成本約為每噸二氧化碳50美元，相當于2020年美國環境保護署使用碳的全球社會成本估算值。此外，從廢氣中捕集二氧化碳，將使每千克氫氣的生產成本增加0.40美元，每噸碳減排成本將超100美元。

隨著碳捕集設備成本下降和基礎設施擴大、從蒸汽甲烷重整到自熱重整的轉變(過程和燃燒排放結合在一起)，藍氫的成本可能會降低。據預測，到2030年，自熱重整產生的藍氫將捕集高達95%的二氧化碳排放，每千克氫氣的成本為1.25美元，僅比低排放的每千克氫氣高0.20美元，超過如今的低端蒸汽甲烷重整成本。

綠氫的生產成本明顯高于藍氫，盡管藍氫的固定成本高于綠氫。氫氣具有相似的能源效率，生產成本的差異是兩個因素造成的：首先，電力的能源成本遠高于天然氣。以能源為基礎，天然氣每百萬英熱單位為3.5美元，相當于電力每兆瓦時12美元，相比之下，補貼前的風能和太陽能成本為每兆瓦時30~40美元。其次，由于綠氫的生產受到零碳能源可用性的限制，它只能在很短的時間內運行。因此，盡管每兆瓦綠氫容量的投資成本低于藍氫，但低利用率使綠氫的每千克氫氣的資本成本高于藍氫。

降低綠氫成本取決于更低的電力成本和更低的資本成本。在最佳位置上，太陽能和陸上風電的成本可能會在2030年降為每兆瓦時25美元左右，到2050年降至每兆瓦時15美元。利用率的提高受到風能和太陽能容量因素的限制，但在發電情況互補的地方結合風能和太陽能，或電池儲存，可以幫助生產更多的綠氫。盡管核能將提供連續的能源，但因為太昂貴而沒有價格優勢。每千克氫的成本也會隨著電解槽成本的降低而降低，這可以通過擴大生產規模和自動化而降低。到2050年，電解槽的成本預計下降90%，如果實現，生產綠氫的成本將低于灰氫。

(資料來源：地球能量局)

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