氫能,最近正在嶄露頭角。
在"雙碳"目標(biāo)下,新能源行業(yè)的發(fā)展前景一片大好。其中,氫能被認(rèn)為是最潔凈的燃料,是"21世紀(jì)的終極能源"。因此,無論是資本還是股市,都對(duì)氫能概念產(chǎn)生了極大的熱情,好像要告別"電動(dòng)爹",迎接全新的能源體系。
筆者以為,氫能欣欣向榮的背后,本質(zhì)上是能源安全問題。浮華落盡,技術(shù)路線、應(yīng)用瓶頸等問題,依舊像"達(dá)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(shù)解析,我們簡要做個(gè)對(duì)比。和氫能相比,電動(dòng)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(bǔ)能速度快,低溫適應(yīng)好等優(yōu)勢(shì)。
最終,所有的競爭焦點(diǎn)將回歸"原點(diǎn)"——技術(shù)與成本之爭。從現(xiàn)有的技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)應(yīng)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(dá)未來之前,卻還有無數(shù)的困難需要克服。
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(chǔ)量最為豐富的元素,但氫氣不適應(yīng)獨(dú)立形態(tài)存在的。如果想大量供應(yīng)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(shì)來看,氫氣的制造成本依舊在高位,遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)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(yīng)機(jī)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(chǎn)品主要作為火箭燃料使用。
其他制氫技術(shù)路線目前都不成熟,電解水制氫效率很低,經(jīng)濟(jì)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(zhuǎn)換成氫能源,但是技術(shù)還不成熟,停留在實(shí)驗(yàn)室階段。
很顯然,對(duì)于中國這樣"缺油少氣富煤"的國家,目前推進(jìn)氫能源是不現(xiàn)實(shí)的,除非太陽能制氫技術(shù)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(xiàn)實(shí)。
這里糾正一個(gè)觀點(diǎn),大家對(duì)于火力發(fā)電總會(huì)"談虎色變",認(rèn)為其污染大、效率低,但今時(shí)不同往日,電力工業(yè)本身也在不斷進(jìn)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。
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(shì)在于基建能力強(qiáng),電網(wǎng)系統(tǒng)可以穿山過河,鋪設(shè)到人民需要的各個(gè)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?dú)淠艿墨@取成本更低,能源效率更優(yōu),仍有機(jī)會(huì)開啟新的時(shí)代。
其次,氫能源的技術(shù)復(fù)雜程度較高,離大范圍的商業(yè)應(yīng)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(zhuǎn)換成為電能。目前,氫燃料電池的成本居高不下,而且技術(shù)復(fù)雜程度非常高,國內(nèi)近年來取得了一些技術(shù)進(jìn)步,但離商業(yè)化應(yīng)用還有距離。
目前,氫燃料電池運(yùn)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(shù)成熟度方面考慮,中國目前不會(huì)主推氫能源技術(shù),大多數(shù)企業(yè)都是戰(zhàn)略性研究和試生產(chǎn),確保主要技術(shù)不掉隊(duì)而已。
第三,除了制取成本高,氫能源的運(yùn)輸、存儲(chǔ)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(diǎn),儲(chǔ)存比較困難,而且不易長期儲(chǔ)存,幾乎沒有材料能阻止氫分子滲透。雖然這已經(jīng)不是難點(diǎn)了,但和石油、天然氣比起來,氫能源的儲(chǔ)存難度還是頗有難度的。萬一出事,后果也會(huì)更嚴(yán)重。
真正來到消費(fèi)端,還需要建設(shè)加氫站。這是一個(gè)從零開始建設(shè)的氫能網(wǎng)絡(luò),要達(dá)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(wǎng)是現(xiàn)成的,要解決的只是"最后一公里"的問題。
可見,如果制氫儲(chǔ)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(xiàn)實(shí),無法獲得大規(guī)模應(yīng)用。如果制氫儲(chǔ)能方案獲得成功,那氫燃料電池自然會(huì)遍地開花。
不過,這個(gè)世界并不是"非黑即白",多元共存將是常態(tài),但會(huì)有主有次,而且因時(shí)而變。
可以預(yù)見的是,除非氫能源技術(shù)和成本有重大突破,電動(dòng)汽車肯定是接下來的主流,氫能源會(huì)作為一個(gè)方向不斷去發(fā)展研究和技術(shù)升級(jí),首先在商用車領(lǐng)域得到應(yīng)用,也許有朝一日可以超過電動(dòng)汽車。