氫能,最近正在嶄露頭角。
在"雙碳"目標下,新能源行業(yè)的發(fā)展前景一片大好。其中,氫能被認為是最潔凈的燃料,是"21世紀的終極能源"。因此,無論是資本還是股市,都對氫能概念產生了極大的熱情,好像要告別"電動爹",迎接全新的能源體系。
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筆者以為,氫能欣欣向榮的背后,本質上是能源安全問題。浮華落盡,技術路線、應用瓶頸等問題,依舊像"達摩克利斯之劍"懸在頭頂,為氫能行業(yè)后續(xù)發(fā)展增添了許多"不確定性"。
拋開那些晦澀難懂的技術解析,我們簡要做個對比。和氫能相比,電動汽車最大的問題還在于電池,特別是能量密度、電池衰減和受環(huán)境溫度影響。而氫能汽車具有補能速度快,低溫適應好等優(yōu)勢。
最終,所有的競爭焦點將回歸"原點"——技術與成本之爭。從現有的技術水平和產業(yè)應用來看,氫能要想快速發(fā)展還有些一廂情愿。即便氫能代表了未來,但在抵達未來之前,卻還有無數的困難需要克服。
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首先,氫氣并不是自然界隨處可見的,需要制取,所消耗的成本過高,這也是氫能發(fā)展目前的主要瓶頸。
雖然氫元素是地球上儲量最為豐富的元素,但氫氣不適應獨立形態(tài)存在的。如果想大量供應氫氣,還得依靠化石燃料,或者使用大量電能,才能予以制取。從目前的形勢來看,氫氣的制造成本依舊在高位,遠遠達不到被市場接受的程度。
目前工業(yè)化的制氫手段是天然氣裂解,反應機理就是甲烷在高溫下裂解生成氫氣和炭黑。其中炭黑是重要的工業(yè)原料,氫氣作為附屬產品主要作為火箭燃料使用。
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其他制氫技術路線目前都不成熟,電解水制氫效率很低,經濟上目前還不劃算。目前大力研究的是通過催化劑在太陽光的照射下制氫,把太陽能直接轉換成氫能源,但是技術還不成熟,停留在實驗室階段。
很顯然,對于中國這樣"缺油少氣富煤"的國家,目前推進氫能源是不現實的,除非太陽能制氫技術大爆發(fā),否則想都不要想,從戰(zhàn)略和能源安全角度講肯定不現實。
這里糾正一個觀點,大家對于火力發(fā)電總會"談虎色變",認為其污染大、效率低,但今時不同往日,電力工業(yè)本身也在不斷進步??v使火力發(fā)電有污染,但在發(fā)電廠很適合集中治理,再不是黑煙滾滾的景象。
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相比于石油,"煤生電"在能源供給上更安全。而且,我國最大的優(yōu)勢在于基建能力強,電網系統可以穿山過河,鋪設到人民需要的各個地方。
所以,目前的情況下,電能更加適合我們的能源體系。但是,我們從沒有放棄過氫能,只要氫能的獲取成本更低,能源效率更優(yōu),仍有機會開啟新的時代。
其次,氫能源的技術復雜程度較高,離大范圍的商業(yè)應用還存在距離。
氫能源最有前景的還是燃料電池,把氫能源直接轉換成為電能。目前,氫燃料電池的成本居高不下,而且技術復雜程度非常高,國內近年來取得了一些技術進步,但離商業(yè)化應用還有距離。
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目前,氫燃料電池運行溫度還很高,壽命比較有限,安全性和可靠性還存有疑慮。從技術成熟度方面考慮,中國目前不會主推氫能源技術,大多數企業(yè)都是戰(zhàn)略性研究和試生產,確保主要技術不掉隊而已。
第三,除了制取成本高,氫能源的運輸、存儲成本同樣很高,這也限制了氫能源的使用范圍,拉升了氫能源的使用成本。
氫氣具有易燃易爆的特點,儲存比較困難,而且不易長期儲存,幾乎沒有材料能阻止氫分子滲透。雖然這已經不是難點了,但和石油、天然氣比起來,氫能源的儲存難度還是頗有難度的。萬一出事,后果也會更嚴重。
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真正來到消費端,還需要建設加氫站。這是一個從零開始建設的氫能網絡,要達到像加油站那樣的覆蓋面,必須持續(xù)投入大量資金。要說充電難,但電網是現成的,要解決的只是"最后一公里"的問題。
可見,如果制氫儲能方案不能突破,即使氫燃料電池性能再優(yōu)越,也只能接受巧婦難為無米之炊的現實,無法獲得大規(guī)模應用。如果制氫儲能方案獲得成功,那氫燃料電池自然會遍地開花。
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不過,這個世界并不是"非黑即白",多元共存將是常態(tài),但會有主有次,而且因時而變。
可以預見的是,除非氫能源技術和成本有重大突破,電動汽車肯定是接下來的主流,氫能源會作為一個方向不斷去發(fā)展研究和技術升級,首先在商用車領域得到應用,也許有朝一日可以超過電動汽車。