人有多大膽,造車就有多大產。
2019年5月23日,南陽日報頭版刊發的一則報道——《水氫發動機在南陽下線,市委書記點贊!》,引發輿論廣泛關注。
就在前一天,全國創新小能手龐青年的青年汽車水氫發動機“正式下線”。作為“靠譜造車人”,龐青年宣稱找到了一種神秘催化劑,不加油、不充電、只加水,就能跑上1000公里。市委書記現場體驗后,脫口用英文點贊,“It"s very good!”
很多人戲稱,這又是一項“令科學家震驚”的神奇發明。因為中學生在物理和化學課上都知道,能量是守恒的,但在龐青年神秘催化劑面前這些都不是事。
隨著輿論的質疑此起彼伏,“水氫發動機”的鬧劇最終是一地雞毛。2019年10月21日,青年汽車正式被裁定破產。
“水氫發動機”的技術路線到底能不能實現,那些神秘的催化劑到底是什么,我們不得而知。龐青年用“水氫”賭造車夢,但比他更瘋狂的,則是日本用氫能源賭上了國運。
1.日本,用氫能源賭上了國運
眾所周知,日本是一個島國,地域狹小,長期以來災難頻發,而且資源極度匱乏,是全球公認的“三貧”國,即貧油國、貧氣國和貧煤國。
有多貧?數據說話:日本三大資源全部嚴重依賴于海外供給,其中煤炭99%依賴進口,石油99%依賴進口,天然氣95%以上依賴進口。尤其是87%以上的原油都來自于中東地區,更是潛在的巨大威脅。說句危言聳聽的話,一旦有人控制了波斯灣、馬六甲海峽的運輸通道,日本國內的經濟是不是意味著就全面崩盤。
這般受制于人,對于任何國家來說,都很難容忍能源大動脈掌握在別人手里。
自上世紀70年代經濟騰飛以來,日本經濟發展始終受到國土資源的約束,其中能源匱乏成為困擾日本上下的核心問題。1973年第四次中東戰爭爆發,引發全球石油危機。隨著石油價格的暴漲,作為石油消耗國的日本可謂是損失巨大,這更加劇了日本能源對外依存度過高導致缺乏安全感的憂患意識。
為擺脫對中東石油的束縛,以及維護國家能源安全,積極尋找替代能源成為日本接下來生存的唯一出路,日本采取了多條腿走路的辦法來化解能源威脅。
首先想到的就是開發核電及積極進口煤和天然氣,來達到核能與貧油貧氣以及貧煤矛盾的均衡。
誰知屋漏偏逢連夜雨。2011年3月,因為地震日本的第一核電站福島出現核泄漏,這讓日本幾乎終止了核能資源。2011年、2012年、2013年日本核能發電比例分別從2010年的26%下降到9.76%、1.55%和0.89%,2014年日本核電發電比例為0,進入實質性的“零核電”狀態。
眼見核能深受民眾抵制沒了希望,日本就把目光放到了氫能上。于是,在“去核”的同時,把氫能戰略提高到前所未有的高度。
從碳排放以及能源安全角度來看,氫能源都能完美契合日本。
氫能源是真正的無碳,傳統能源含碳量高,燃燒過程中會排放CO2等溫室氣體,氫燃燒不會產生污染物與溫室氣體。其次是蘊藏豐富,氫是世界上最普遍的元素,構成宇宙質量的75%,主要以化合物形態貯存于水中,而水是地球上存在最多的物質。此外,氫能源的熱值高,氫氣的熱值為120MJ(兆焦)/kg,超過所有的化石燃料,是天然氣的2.5倍,汽油的3倍,煤炭的4.3倍。
僅憑蘊藏豐富,氫能源或許就讓日本兩眼冒光垂延三尺。
2013年,安倍政府正式推出《日本再復興戰略》,把發展氫能源提升為國策高度,并啟動加氫站建設的前期工作。第二年日本內閣修訂《日本在復興戰略》時,發出建設“氫能源社會”的呼吁。
此后,日本關于發展氫能源的政策只多不少,真金白銀投入自然也少不了。
根據日本能源研究所數據顯示,2013-2018年間日本政府為氫能研發的投入、氫能應用的補貼金額逐年上升,總計為14.58億美元。
2019年,安倍晉三在會議上表示,為推進環境領域的技術革新,今后10年將由官方和民間共同投資30萬億日元(約合人民幣2萬億元)的款項,以用于氫能等環境技術的研究和開發。
總之,氫能源作為日本未來的能源血液,對日本有著極大的戰略價值。如果賭對了,氫能產業將幫助日本擺脫對石油天然氣等傳統化石能源的依賴,站在全球新能源產業鏈的頂端。
這就是日本下重注的國運之戰!
2.美國,對氫能源不屑一顧
與日本舉全國之力賭上了國運相比,美國卻對發展氫能源顯得拖拖拉拉,甚至有點“不思進取”的味道。盡管早在2002年美國就是將氫能源納入能源戰略的國家之一。
2019年,美國發布了離現在最近的《氫經濟路線圖》,提出到2030年美國氫能源累計投資將達80億美元。十年才80個小目標,這手筆實在不能算是大。與拜登政府剛剛通過的用于擴大可再生能源、電動汽車、生物燃料和能源效率等3000億美元的支出法案相比,也簡直是天壤之別。
氫能源在美國受此般“冷待”,其中第一個問題,就是制氫的成本居高不下。
幾種主要制氫方式如醇類重整、天然氣重整、焦爐煤氣重整的成本都不低,電解水的成本更是高得嚇人。根據能量換算的石油當量的價格,氫氣供應鏈的成本遠高于車用汽油和天然氣。
哪怕是經過幾十年的技術積累,即使是掌握全世界70%的氫能源技術專利的日本找到的一些特別制氫方法,比如用氨來制備氫氣。致命的問題也還是太貴了,畢竟用氨水制氫發電的成本是天然氣的8倍,煤炭的9倍。更別說美國這種不重視態度,降成本無異于癡人說夢。
對于氫燃料電池,特斯拉CEO馬斯克甚至大膽直言,直接把這種電池稱為傻瓜、一堆垃圾,而且是“蠢得令人難以置信”。氫燃料電池更是被他叫做智商稅。
如果氫能源的成本始終降不下來,那離真正的商業化之路似乎還任重而道遠。
其次,受市場詬病的還有安全問題。
因為氫氣不穩定,極易發生爆炸和其他反應,對氫氣的存儲與運輸技術就提出很高要求。南方科技大學教授、澳大利亞國家工程院外籍院士的劉科說,氫氣是爆炸范圍最寬的氣體,4%到74%,小于4%是安全的,大于74%只著火不爆炸,但是在4%到74%這個很寬的范圍內,遇火星就爆。
雖說氫燃料電池車迄今為止沒有發生過燃爆事件,但全球目前也只有三萬臺左右。而燃爆,本質上是一個概率問題。在挪威等海外地區,已經發生過多起加氫站的燃爆事件。
除了成本以及安全問題,實事求是的講,美國在綠色氫方面進展緩慢,一個最為重要原因是天然氣的廣泛供應。
對美國來說,天然氣等于能源安全。由于其境內有豐富且廉價的天然氣,美國沒有太多的動力來實現向氫的飛躍。如果沒有相當高的碳價,我們很難看到氫氣在美國具有競爭力的情景。
于是一個尷尬的現象出現了。2020年,全球共銷售氫燃料電池汽車9006臺,同比下滑9.1%。其中美國僅銷售937臺,同比大幅下滑55%直接腰斬。如此慘淡的數據雖離不開疫情的擾動,但美國政府對氫能源的“冷待”恐怕也是功不可沒的。
不過話說回來,盡管氫能源發展有各種問題,但與然氣、煤,石油等不可再生能源相比,氫能源依舊是公認的21世紀最具發展潛力的清潔能源。
氫位于元素周期表之首,原子序數為1,常溫常壓下為氣態,超低溫高壓下為液態。氫燃燒時最清潔,除生成水和少量氮化氫外不會產生諸如一氧化碳、二氧化碳、碳氫化合物、鉛化物和粉塵顆粒等對環境有害的污染物質,少量的氨氣經過適當處理也不會污染環境,氫取代化石燃料能最大限度地減弱溫室效應。
從20世紀70年代以來,世界上許多國家和地區就廣泛開展了氫能源研究。氫燃料電池技術,被認為是利用氫能,解決未來人類能源危機的終極方案。
目前的現狀是,雖然燃料電池發動機的關鍵技術基本已經被突破,但是還需要更進一步對燃料電池產業化技術進行改進、提升,使產業化條件趨于成熟。所以只要技術能夠實現突破,氫能源的發展依然有光明的未來。
在氫能源發展過程中,如何實現技術的突破?還面臨哪些廣受爭議的問題?如何降低制氫的成本?又如何推動氫能源轉化為現實生產力?
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