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氢能源在美国受此般“冷待”是为什么?
2021-12-08 11:32:48 来源:前瞻网 编辑:

人有多大胆,造车就有多大产。

全国创新小能手庞青年的青年汽车水氢发动机“正式下线”。作为“靠谱造车人”,庞青年宣称找到了一种神秘催化剂,不加油、不充电、只加水,就能跑上1000公里。市委书记现场体验后,脱口用英文点赞,“It's very good!”

很多人戏称,这又是一项“令科学家震惊”的神奇发明。因为中学生在物理和化学课上都知道,能量是守恒的,但在庞青年神秘催化剂面前这些都不是事。

随着舆论的质疑此起彼伏,“水氢发动机”的闹剧最终是一地鸡毛。2019年10月21日,青年汽车正式被裁定破产。

“水氢发动机”的技术路线到底能不能实现,那些神秘的催化剂到底是什么,我们不得而知。庞青年用“水氢”赌造车梦,但比他更疯狂的,则是日本用氢能源赌上了国运。

1.日本,用氢能源赌上了国运

众所周知,日本是一个岛国,地域狭小,长期以来灾难频发,而且资源极度匮乏,是全球公认的“三贫”国,即贫油国、贫气国和贫煤国。

有多贫?数据说话:日本三大资源全部严重依赖于海外供给,其中煤炭99%依赖进口,石油99%依赖进口,天然气95%以上依赖进口。

这般受制于人,对于哪国来说,都很难容忍能源大动脉掌握在别人手里。

尤其是日本,87%以上的原油都来自于中东地区,更是潜在的巨大威胁所在。说句危言耸听的话,一旦有人控制了波斯湾、马六甲海峡的运输通道,日本国内的经济是不是意味着就全面崩盘。

自上世界70年代经济腾飞以来,日本经济发展始终受到国土资源的约束,其中能源匮乏成为困扰日本上下的核心问题。1973年第四次中东战争爆发,引发全球石油危机。随着石油价格的暴涨,作为石油消耗国的日本可谓是损失巨大,这更加剧了日本能源对外依存度过高导致缺乏安全感的忧患意识。

为摆脱对中东石油的束缚,以及维护国家能源安全,积极寻找替代能源成为日本接下来生存的唯一出路,日本采取了多条腿走路的办法来化解能源威胁。

首先想到的就是开发核电及积极进口煤和天然气,来达到核能与贫油贫气以及贫煤矛盾的均衡。

谁知屋漏偏逢连夜雨。2011年3月,因为地震日本的第一核电站福岛出现核泄漏,这让日本几乎终止了核能资源。2011年、2012年、2013年日本核能发电比例分别从2010年的26%下降到9.76%、1.55%和0.89%,2014年日本核电发电比例为0,进入实质性的“零核电”状态。

眼见核能深受民众抵制没了希望,日本就把目光放到了氢能上。于是,在“去核”的同时,把氢能战略提高到前所未有的高度。

从碳排放以及能源安全角度来看,氢能源都能完美契合日本。

氢能源是真正的无碳,传统能源含碳量高,燃烧过程中会排放CO2等温室气体,氢燃烧不会产生污染物与温室气体。其次是蕴藏丰富,氢是世界上最普遍的元素,构成宇宙质量的75%,主要以化合物形态贮存于水中,而水是地球上存在最多的物质。此外,氢能源的热值高,氢气的热值为120MJ(兆焦)/kg,超过所有的化石燃料,是天然气的2.5倍,汽油的3倍,煤炭的4.3倍。

仅凭蕴藏丰富,氢能源或许就让日本两眼冒光垂延三尺。

2013年,安倍政府正式推出《日本再复兴战略》,把发展氢能源提升为国策高度,并启动加氢站建设的前期工作。第二年日本内阁修订《日本在复兴战略》时,发出建设“氢能源社会”的呼吁。

此后,日本关于发展氢能源的政策只多不少,真金白银投入自然也少不了。

根据日本能源研究所数据显示,2013-2018年间日本政府为氢能研发的投入、氢能应用的补贴金额逐年上升,总计为14.58亿美元。

2019年,安倍晋三在会议上表示,为推进环境领域的技术革新,今后10年将由官方和民间共同投资30万亿日元(约合人民币2万亿元)的款项,以用于氢能等环境技术的研究和开发。

总之,氢能源作为日本未来的能源血液,对日本有着极大的战略价值。如果赌对了,氢能产业将帮助日本摆脱对石油天然气等传统化石能源的依赖,站在全球新能源产业链的顶端。

这就是日本下重注的国运之战!

2.美国,对氢能源不屑一顾

与日本举全国之力赌上了国运相比,美国却对发展氢能源显得拖拖拉拉,甚至有点“不思进取”的味道。尽管早在2002年美国就是将氢能源纳入能源战略的国家之一。

2019年,美国发布了离现在最近的《氢经济路线图》,提出到2030年美国氢能源累计投资将达80亿美元。十年才80个小目标,这手笔实在不能算是大。与拜登政府刚刚通过的用于扩大可再生能源、电动汽车、生物燃料和能源效率等3000亿美元的支出法案相比,也简直是天壤之别。

氢能源在美国受此般“冷待”,其中第一个问题,就是制氢的成本居高不下。

几种主要制氢方式如醇类重整、天然气重整、焦炉煤气重整的成本都不低,电解水的成本更是高得吓人。根据能量换算的石油当量的价格,氢气供应链的成本远高于车用汽油和天然气。

哪怕是经过几十年的技术积累,即使是掌握全世界70%的氢能源技术专利的日本找到的一些特别制氢方法,比如用氨来制备氢气。致命的问题也还是太贵了,毕竟用氨水制氢发电的成本是天然气的8倍,煤炭的9倍。更别说美国这种不重视态度,降成本无异于痴人说梦。

对于氢燃料电池,特斯拉CEO马斯克甚至大胆直言,直接把这种电池称为傻瓜、一堆垃圾,而且是“蠢得令人难以置信”。氢燃料电池更是被他叫做智商税。

如果氢能源的成本始终降不下来,那离真正的商业化之路似乎还任重而道远。

其次,受市场诟病的还有安全问题。

因为氢气不稳定,极易发生爆炸和其他反应,对氢气的存储与运输技术就提出很高要求。南方科技大学教授、澳大利亚国家工程院外籍院士的刘科说,氢气是爆炸范围最宽的气体,4%到74%,小于4%是安全的,大于74%只着火不爆炸,但是在4%到74%这个很宽的范围内,遇火星就爆。

虽说氢燃料电池车迄今为止没有发生过燃爆事件,但全球目前也只有三万台左右。而燃爆,本质上是一个概率问题。在挪威等海外地区,已经发生过多起加氢站的燃爆事件。

除了成本以及安全问题,实事求是的讲,美国在绿色氢方面进展缓慢,一个最为重要原因是天然气的广泛供应。

对美国来说,天然气等于能源安全。由于其境内有丰富且廉价的天然气,美国没有太多的动力来实现向氢的飞跃。如果没有相当高的碳价,我们很难看到氢气在美国具有竞争力的情景。

于是一个尴尬的现象出现了。2020年,全球共销售氢燃料电池汽车9006台,同比下滑9.1%。其中美国仅销售937台,同比大幅下滑55%直接腰斩。如此惨淡的数据虽离不开疫情的扰动,但美国政府对氢能源的“冷待”恐怕也是功不可没的。

不过话说回来,尽管氢能源发展有各种问题,但与然气、煤,石油等不可再生能源相比,氢能源依旧是公认的21世纪最具发展潜力的清洁能源。

氢位于元素周期表之首,原子序数为1,常温常压下为气态,超低温高压下为液态。氢燃烧时最清洁,除生成水和少量氮化氢外不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质,少量的氨气经过适当处理也不会污染环境,氢取代化石燃料能最大限度地减弱温室效应。

从20世纪70年代以来,世界上许多国家和地区就广泛开展了氢能源研究。氢燃料电池技术,被认为是利用氢能,解决未来人类能源危机的终极方案。

目前的现状是,虽然燃料电池发动机的关键技术基本已经被突破,但是还需要更进一步对燃料电池产业化技术进行改进、提升,使产业化条件趋于成熟。所以只要技术能够实现突破,氢能源的发展依然有光明的未来。

在氢能源发展过程中,如何实现技术的突破?还面临哪些广受争议的问题?如何降低制氢的成本?又如何推动氢能源转化为现实生产力?

关键词: 氢能源 国运 能源 美国

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