馴服氫能不簡單

時間:2024-05-27 09:50來源:上觀新聞 作者:宰飛
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“如果1990年代是風能的十年，2000年代是太陽能的十年，2010年代是電池的十年，那么在2020年代我們將迎來能源轉型的下一個前沿：氫能。”日前，國際貨幣基金組織發(fā)表文章，這樣總結全球能源的過去和未來。
 
氫看起來真是太完美了：電解水就可以制備，幾乎取之不盡；與氧反應就能產(chǎn)生電能，只生成水，沒有任何碳排放。氫能獲得的贊譽之詞幾乎是頂級的：終極能源、終極方案、零碳能源、未來燃料……僅僅在幾年前它還少有人問津，突然間成了明日之星。包括中國在內(nèi)，全世界已有40多個國家制定了氫能戰(zhàn)略。
 
且慢！這只是氫能的美好一面。氫能還有另一面，讓人想說愛它不容易�！督�(jīng)濟學人》雜志在一篇文章中問道：“氫: 救星還是幻想？”上海氫器時代科技有限公司總工程師吳亮說：“氫能在大規(guī)模應用到來前，還要解決許多問題。”
 
最直觀的是貴，同樣發(fā)一度電，用氫能要比用化石能源的價格高兩三倍。其次，技術還不完全成熟，在氫氣制備、存儲、運輸、使用等各個環(huán)節(jié)，幾乎都有需要突破的技術難點。比如，至今還沒有找到一種既安全又經(jīng)濟的方法運輸這種易爆炸、低密度的氣體。既貴又不成熟，就帶來另一個難題，誰去用、用在哪？
 
就像一匹千里良駒，馴服它是個難題。在上海，有一大群這樣的人，他們和全球同行一起，艱難地探索著這種未來的、終極的能源。
 
便宜點，再便宜點
 
在上海毗鄰江蘇太倉的上海電氣氫能實驗室里，一位科研人員在保險箱上摁了一長串密碼，打開保險箱，從里邊捧出一塊形似小飯碗的黃色金屬。
 
這塊金屬正是黃金，業(yè)內(nèi)稱為金靶。小小保險柜里，除了金靶，還存放著鉑、銥等其他貴金屬靶材�？梢哉f這里是整個實驗室最貴重的地方。
 
這個藏著各種貴金屬的保險柜其實也藏著氫能行業(yè)最大的困境：成本。上海市節(jié)能減排中心副總經(jīng)理齊康認為，氫能的中長期確定性是無疑的，但當前來看，還有幾個核心瓶頸，第一個瓶頸就是價格高。
 
在當前的技術路徑下，不管是PEM（質(zhì)子交換膜）電解水制氫，還是氫燃料電池，都需要用到貴金屬材料，其中金、鉑每克數(shù)百元，銥每克高達千元。燃料電池價格高，使用燃料電池的氫能汽車價格相應也高，比如豐田氫能源汽車Mirai，國內(nèi)售價高達74.8萬元起。
 
上海電氣在氫能技術攻關方面的一大任務是降載（即減少貴金屬使用量），從而降低氫能裝備成本。上海電氣的氫能團隊從多條路徑嘗試降載，包括把含有貴金屬的漿料更均勻地噴涂在交換膜表面。目前，這個團隊已經(jīng)把燃料電池中的貴金屬載量在市場水平基礎上降低了約30%。
 
業(yè)界感慨氫能的賬算不過來，除了裝備價格高以外，還有一個重要因素：制氫成本高。氫氣按環(huán)境友好程度分為灰氫、藍氫、綠氫。其中，綠氫由可再生資源電解水制成，全過程無含碳化合物排出，符合綠色理念，是未來能源的發(fā)展方向。但現(xiàn)實問題是，如果單從價格看，綠氫顯著高于灰氫、藍氫，缺乏經(jīng)濟性。
 
綠氫成本中70%是電費。要降低綠氫價格，節(jié)電是關鍵。“生產(chǎn)1標準立方氫氣，國內(nèi)正常水平耗4.5度電。每降低0.1度都不容易。我們新推出的制氫設備一次性把電耗水平拉到了4.0度以下，降低了0.5度。這在行業(yè)內(nèi)引起了比較大的反響。”吳亮說。
 
在加盟氫器時代前，吳亮曾在英國讀書、工作了十多年，也曾在大學里研發(fā)電解水技術�；氐絿鴥�(nèi)，最大的感觸就是節(jié)奏太快了，他說：“國內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)瞬間進入了紅海，各路廠商直接進入拼刺刀階段。”這兩年，幾乎每天都有關于氫能的新消息傳出。
 
吳亮說：“在國內(nèi)一年相當于干了國外五年的活兒。”他預計，以這樣的速度迭代下去，幾年后，氫能的價格瓶頸就可能突破。
 
應用場景在哪里？
 
在賬面能打平之前怎么辦？產(chǎn)業(yè)鏈里幾千家企業(yè)要活下去。
 
很多專家指出，相比光伏、風電、鋰電等其他新能源技術，氫能還沒有找到“殺手級應用”。
 
那就去創(chuàng)造應用需求！嘉定氫能港總經(jīng)理邱鵬就是這樣一位創(chuàng)造需求的人。在這個產(chǎn)業(yè)園里，聚集了七八十家氫能企業(yè)。用邱鵬的話說，他就像一個足球教練，把這些鏈上企業(yè)組合起來，拉個隊，去打比賽。而“打比賽”則是比喻到全國各地去找氫能項目落地場景。沒有現(xiàn)成場景的，就創(chuàng)造新場景。
 
這幾年，全世界都看好氫能，我國也出臺了《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021—2035）》，全國28個省區(qū)市制定了地方規(guī)劃。在嘉定安亭鎮(zhèn)，氫能港的展廳就是一個縮影。“我這里成了一個打卡點，全國各地、各委辦局來看展覽的人多得接待不過來，有時候一天要安排好幾場。”邱鵬說。
 
但另一方面，放眼全國，商業(yè)化運行的氫能項目寥寥無幾，各地新建的幾乎都是示范項目。氫能的商業(yè)路徑怎么走，誰也沒有成熟經(jīng)驗。所以，熱鬧歸熱鬧，真干卻是另外一回事。做了那么多接待、講解之后，邱鵬給來訪者總結出三個“動”：“看著感動，聽著激動，回去一動不動。”
 
也難怪很多聽眾“回去一動不動”。理論上，氫氣前景廣闊：作為燃料用于氫能汽車，作為原料用于化工，作為儲能用于固定式發(fā)電……國際能源署預測，2025年氫能在全球能源總需求中的占比將達13%�？僧斚履兀恐徽�0.1%——意味著氫能幾乎可以忽略。
 
回望能源利用史，很多人難免為之彷徨。人類從前也探索過氫能利用，而且不止一次。通用汽車公司在20世紀60年代制造了第一輛氫動力汽車。再往前十年，在冷戰(zhàn)初期，美國空軍為開發(fā)氫燃料飛機，秘密建造了世界上最大的液化氫工廠。每一次，氫氣都遭遇了成本和技術問題，導致這種氣體難以作為一種燃料得到商業(yè)化。
 
但如今氫能產(chǎn)業(yè)界幾乎有個共識：這次真的會不同。邱鵬也是其中的一員。他認為，在氫能大規(guī)模商用之前，有必要讓人們直觀地看到產(chǎn)業(yè)鏈條怎么轉起來，從而打消他們的顧慮。
 
邱鵬計劃今年在嘉定氫能港建設一個試點項目，從屋頂光伏開始，通過制氫、儲氫、發(fā)電，最后為園區(qū)供電，形成一個閉環(huán)。他說：“別看麻雀雖小，但我們會把最先進的技術耦合在一起，構建一個能跑得通的系統(tǒng)。” 
 
“等全鏈條跑通以后，大量玩家就會進入。未來就可能成為規(guī)�；漠a(chǎn)業(yè)。”齊康說。
 
不光是錢的問題
 
待突破的不光是技術、價格、應用場景，還有標準體系。
 
5月的一個清晨，上海電氣氫能團隊的研究人員聚在一起，探討如何推進一個國家級氫能課題。其中一個難題是個課題里的儲氫技術應當遵循什么標準。
 
去年底，我國發(fā)布了《氫能產(chǎn)業(yè)標準體系建設指南（2023版）》，提出到2025年，支撐氫能制、儲、輸、用全鏈條發(fā)展的標準體系基本建立，制修訂30項以上氫能國家標準和行業(yè)標準等發(fā)展目標。但在2025年之前，現(xiàn)有的項目卻難以找到標準。
 
眼前的課題就遇到了這個難題。會上，一位青年研究人員靈機一動，問：“我們是不是可以參照加氫站的標準？”
 
大家都覺得有些道理。這也是沒辦法的辦法。和這個團隊一樣，在國內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)標準待定的背景下，業(yè)界不得不參照國外的、歷史上的、相鄰行業(yè)的標準，邊做邊摸索。
 
眼下建設的所有項目幾乎都是首創(chuàng)，幾乎都在為機制探路。在上海浦東的上海白龍港污水處理廠，一個氫能中試項目3月27日開始試運行。這個項目利用電解水和沼氣制氫，后續(xù)銜接儲氫技術裝備、氫燃料電池、用氫場景，在全球范圍內(nèi)首次實現(xiàn)污水廠“綠氫制備—固態(tài)儲氫—熱電聯(lián)供”的全鏈條示范。
 
這個氫能項目建在露天，但四周拉起了警戒線，禁止參觀人員進入。因為氫氣爆炸范圍廣，屬危化品，管理極為嚴格。據(jù)相關負責人介紹，項目僅安全評估就用了3個月。
 
這也是在氫能行業(yè)最常聽到的抱怨：過于嚴格的安全規(guī)范限制了產(chǎn)業(yè)發(fā)展。但邱鵬認為，問題要辯證地看：每個部門職責不同，立場自然不同。有的部門（比如經(jīng)濟口）管進攻，希望規(guī)則放松一些；有的部門（比如應急管理）管防守，必須把住底線。
 
“你說是誰的問題嗎？好像都不是。誰都對，但是最后加在一起就誰都不對。” 邱鵬說，“好在，近年來，政策都在往對的方向走。在國家大力發(fā)展氫能的大背景下，這些問題都會逐漸化解。”
 
邱鵬說：“就好像我們頭頂?shù)奶齑�，馬上就要打開了，曙光很快會灑進來。”
 
(責任編輯：子蕊)
文章標簽： 氫能
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