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文/Marcus Baram
埃隆·馬斯克在最近的一次采訪中稱(chēng),氫燃料電池是“我能夠想象到的最愚蠢的能源儲(chǔ)存技術(shù)”。這是一項(xiàng)大多數(shù)人都沒(méi)有聽(tīng)說(shuō)過(guò)的技術(shù)。少數(shù)人就算聽(tīng)說(shuō)過(guò),八成也會(huì)聯(lián)想到興登堡號(hào)(Hindenburg)飛艇。這是一艘充滿(mǎn)氫氣的飛艇,在85年前起火爆炸,起火原因至今不明。
不過(guò)有能源專(zhuān)家表示,目前的氫燃料電池已經(jīng)在安全性和效率方面取得了長(zhǎng)足進(jìn)步,有潛力在能源轉(zhuǎn)型過(guò)程中扮演重要角色。
簡(jiǎn)單地說(shuō),這項(xiàng)技術(shù)就是從水或者碳化石燃料中提取氫,然后再逆轉(zhuǎn)這個(gè)過(guò)程,在電化學(xué)電池中讓氫原子和氧原子發(fā)生反應(yīng),產(chǎn)生電、水蒸氣和熱量。氫燃料電池的能源效率可以達(dá)到傳統(tǒng)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的兩倍到三倍,它所需的電池也比一般的電動(dòng)汽車(chē)小得多,因此有潛力為輕型卡車(chē)和重型卡車(chē)、火車(chē)、公共汽車(chē)、小型飛機(jī)、遠(yuǎn)洋船舶提供動(dòng)力,甚至為醫(yī)院和數(shù)據(jù)中心等場(chǎng)所充當(dāng)備用電源。
阻礙氫燃料電池發(fā)展因素主要包括較高的制造成本、氫燃料灌注設(shè)施較少、生產(chǎn)綠色氫能的成本較高等等。但是這些情況已經(jīng)開(kāi)始有所改變了。
近日,豐田公司(Toyota)宣布將與五十鈴(Isuzu)等廠商合作開(kāi)發(fā)氫能源輕型卡車(chē),并計(jì)劃于明年在日本上市。雷諾(Renault)和現(xiàn)代(Hyundai)也正在測(cè)試氫電混動(dòng)車(chē)型,而且近年來(lái),這方面的專(zhuān)利數(shù)量也在飛速增長(zhǎng)。隨著研發(fā)投產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大,相關(guān)成本預(yù)計(jì)也將進(jìn)一步下降。
美國(guó)總統(tǒng)喬·拜登簽署了《降低通脹法案》(Inflation Reduction Act),其中一項(xiàng)內(nèi)容就是為綠色氫能生產(chǎn)提供每千克3美元的稅收抵免。綠色清能要比所謂的藍(lán)色氫能(從天然氣中提取)和灰色氫能(從煤炭中提?。└蓛舻枚?。該法案還將擴(kuò)大新能源汽車(chē)的稅收抵免范圍,預(yù)計(jì)會(huì)將氫燃料汽車(chē)包括在內(nèi),屆時(shí)一輛電動(dòng)汽車(chē)最高能夠享受7500美元的稅收抵免。
乘著新能源的東風(fēng)
電動(dòng)汽車(chē)正在迅速走進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù)。但是在乘用車(chē)市場(chǎng)上,氫燃料汽車(chē)卻顯得入局太晚,規(guī)模也太小。截至2021年6月,全球上路的氫燃料汽車(chē)大約只有4萬(wàn)輛,還不到全球汽車(chē)總保有量的0.01%。
美國(guó)環(huán)境保護(hù)署交通與空氣質(zhì)量辦公室(EPA’s Office of Transportation and Air Quality)的前主任、氣候工作基金會(huì)(ClimateWorks Foundation)的研究員瑪爾戈·奧格說(shuō):“對(duì)汽車(chē)市場(chǎng),我非常懷疑?,F(xiàn)在電動(dòng)汽車(chē)已經(jīng)贏得了這場(chǎng)比賽,目前路上的電動(dòng)汽車(chē)已經(jīng)達(dá)到了1500萬(wàn)輛?!?/p>
奧格表示,美國(guó)加利福尼亞州曾經(jīng)試圖投資燃料電池技術(shù),但最終還是以失敗告終,就是因?yàn)樗^(guò)于依賴(lài)藍(lán)色氫能,而且缺乏加氫站網(wǎng)絡(luò)?!八緳C(jī)找不到給車(chē)加氫的地方?!?/p>
奧格認(rèn)為,綠色氫能“在經(jīng)濟(jì)低碳化總體進(jìn)程中可以發(fā)揮一定的作用”,但它主要將應(yīng)用于乘用車(chē)以外的領(lǐng)域,比如發(fā)電、綠色鋼鐵生產(chǎn),以及其他交通方式等。
到目前為止,所謂的綠色氫能是少之又少的,因?yàn)殡娊馑夹g(shù)十分耗能,而且成本很高,可供利用的可再生能源又不夠。因此,目前占市場(chǎng)主流的仍然是不那么環(huán)保但卻便宜很多的藍(lán)色氫能。
奧格表示:“如果我們需要用更多的天然氣來(lái)生產(chǎn)藍(lán)色氫能,那我們就只是在延長(zhǎng)化石燃料的壽命?!?/p>
良性競(jìng)爭(zhēng)
也有一些樂(lè)觀人士認(rèn)為,氫能有利于交通的可持續(xù)發(fā)展,并且為電動(dòng)汽車(chē)提供了一個(gè)替代選項(xiàng)。
位于美國(guó)印第安納州的一家發(fā)動(dòng)機(jī)制造公司康明斯公司(Cummins)的燃料電池和氫能技術(shù)副總裁艾米·亞當(dāng)斯稱(chēng),只要通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)一步降低成本,并且擴(kuò)大加氫站網(wǎng)絡(luò)建設(shè),最多十年,氫燃料汽車(chē)就能夠與傳統(tǒng)汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)呈鼎足之勢(shì)。
亞當(dāng)斯指出,氫燃料汽車(chē)的增長(zhǎng)可能會(huì)有相當(dāng)一部分來(lái)自商用車(chē)市場(chǎng),因?yàn)闅淙剂掀?chē)的能耗效率更高,比電動(dòng)汽車(chē)更具優(yōu)勢(shì)。
“電動(dòng)汽車(chē)的電池重量很大,因此需要犧牲一部分載重,這對(duì)物流公司來(lái)說(shuō)很不劃算?!彼f(shuō)。
亞當(dāng)斯還表示,近年來(lái),生產(chǎn)綠色氫能所需的可再生能源成本大幅下降,而材料與技術(shù)的進(jìn)步“也降低了氫燃料電池的材料成本?!?/p>
在康明斯公司,亞當(dāng)斯親眼見(jiàn)證了氫燃料電池能耗效率的提高。這項(xiàng)技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)可以帶動(dòng)200兆瓦的微電網(wǎng),市場(chǎng)對(duì)電解裝置的需求也在大幅提升,從而進(jìn)一步降低了成本。去年,康明斯公司為法國(guó)鐵路設(shè)備制造商阿爾斯通(Alstom)開(kāi)發(fā)了專(zhuān)用燃料電池模塊,使后者成功推出了全球首款氫動(dòng)力電池列車(chē)Coradia iLint。
豐田的燃料電池解決方案團(tuán)隊(duì)的總經(jīng)理道格拉斯·摩爾也看好氫燃料電池的潛力。他表示,對(duì)那種大載重、長(zhǎng)旅程的重型卡車(chē)來(lái)說(shuō),“燃料電池解決方案顯然更占優(yōu)勢(shì),因?yàn)樗軌驖M(mǎn)足物流公司為動(dòng)力和續(xù)航里程的要求。”
除了應(yīng)用在交通和電力領(lǐng)域,他認(rèn)為,氫燃料電池技術(shù)“可以為碳中和做出積極貢獻(xiàn),而且能夠以一種可再生的方式,促進(jìn)人的交通?!?/p>
落基山研究所(Rocky Mountain Institute)的商用可再生能源中心(Business Renewables Center)的金融分析師帕特里克·莫洛伊指出,電動(dòng)汽車(chē)和氫燃料汽車(chē)之間是一種“良性競(jìng)爭(zhēng)”,它為我們提供了另一種選擇,讓人們可以在可適當(dāng)?shù)挠猛局羞x擇氫能。
他說(shuō):“在有些用途中,其中一種技術(shù)或許比另一種更合適。我們的目標(biāo)是促進(jìn)整個(gè)交通系統(tǒng)轉(zhuǎn)型,塑造一種商業(yè)上可行的零碳路徑,并且在所有市場(chǎng)和所有領(lǐng)域部署?!?/p>
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