誰是下一代新能源?
核能(neng)、風能(neng)、電能(neng)還是氫能(neng)?不同的國家,有不同的選(xuan)擇。
不同的選擇,或將決定國家的發展前景(jing),稱之為(wei)“國運之戰”,并不為(wei)過。
中(zhong)國選擇電能,日本選擇氫能,誰賭對了?
日本要實現“氫社會”
日本是最重視氫能利用的國家,提(ti)出要在全球率先實現“氫社會”。
2017年(nian)12月(yue)出臺《氫能基本(ben)戰(zhan)略》后(hou),日本(ben)政府又于(yu)2019年(nian)3月(yue)公布(bu)《氫能利用(yong)進度表(biao)》,旨在明確至2030年(nian)日本(ben)應(ying)用(yong)氫能的關鍵(jian)目標:
到2025年,使氫燃料電池(chi)汽車(che)價格降(jiang)至與混合(he)動力汽車(che)持平到2030年,降(jiang)低(di)氫氣(qi)供應成(cheng)本,使其不高于傳統能源
目前,日本已經初步形成了相對完整的氫能產業鏈體系。
第一步,制氫。
日本主要依靠化石能(neng)源(yuan)制氫(qing)(qing)和工(gong)業(ye)副產氫(qing)(qing),由(you)于(yu)國內氫(qing)(qing)氣(qi)供(gong)應無法自給(gei)自足(zu),資源(yuan)供(gong)應戰略重點是建立基于(yu)海(hai)外氫(qing)(qing)氣(qi)供(gong)給(gei)、可再生能(neng)源(yuan)制氫(qing)(qing)以及區域氫(qing)(qing)氣(qi)供(gong)給(gei)的(de)三大供(gong)應體系。
2019年10月,全球最(zui)大的(de)(de)制(zhi)氫(qing)(qing)氣工(gong)廠——日本福島氫(qing)(qing)能源研究(jiu)站(zhan)完(wan)成建設(she)進入運行(xing)階段,該制(zhi)氫(qing)(qing)工(gong)廠通過(guo)1萬kW的(de)(de)制(zhi)氫(qing)(qing)裝(zhuang)置(zhi)來制(zhi)造、儲(chu)藏和供應最(zui)大900噸的(de)(de)氫(qing)(qing)。驅動巨大制(zhi)氫(qing)(qing)裝(zhuang)置(zhi)的(de)(de)能源來自毗鄰的(de)(de)光(guang)伏發電設(she)備和風能等可再生(sheng)能源。
制造氫氣工廠示意圖
第二步,儲氫。
除常規的(de)高(gao)壓(ya)儲運(yun)外,氫(qing)(qing)氣(qi)能源載體的(de)開(kai)發(fa)利用是日本政府十(shi)大戰略創新工程之一,重點開(kai)發(fa)液化氫(qing)(qing)、液體有機化合物儲運(yun)氫(qing)(qing)和氨儲運(yun)氫(qing)(qing)3個方向。
2019年3月,日本(ben)(ben)JXTG能源(yuan)公司、千代(dai)田化工建設公司及東京大(da)(da)學與澳(ao)大(da)(da)利(li)亞(ya)昆士(shi)蘭科(ke)技(ji)大(da)(da)學合作,在全球首次成功驗證了(le)先在澳(ao)大(da)(da)利(li)亞(ya)低成本(ben)(ben)制造有機(ji)氫(qing)化物后,然(ran)后再(zai)在日本(ben)(ben)提取氫(qing)的技(ji)術(shu)。
日本“儲運氫”工藝
第三步,用氫。
最常見的氫能(neng)使(shi)用領域便是氫燃料電池汽車。
這里(li)解釋下,氫燃料電池(chi)汽(qi)車(che),不是將氫像(xiang)石油(you)一(yi)樣在(zai)(zai)內燃機(ji)里(li)燒(shao)掉(這叫氫內燃機(ji)汽(qi)車(che)),而(er)是讓氫在(zai)(zai)燃料電池(chi)中與氧發生(sheng)反(fan)應,從而(er)產生(sheng)電能。
氫動力汽車功能框圖
氫燃料電池汽車代(dai)表作是豐田的Mirai、本田的Clarity燃料電池乘(cheng)用(yong)車。
豐(feng)田明(ming)確表示,第二代豐(feng)田Mirai的綜合(he)續航(hang)里程(cheng)將(jiang)要(yao)達到700-750km。到2025年,還要(yao)把續航(hang)里程(cheng)增(zeng)加到1000km。
為(wei)了給氫(qing)燃料電池汽車配(pei)套,日本大力建設加(jia)氫(qing)站。
早在2013年,日(ri)本就著(zhu)手完(wan)善商用加氫站(zhan),并于2018年成(cheng)立了日(ri)本加氫站(zhan)網絡(luo)公司(si)(JHyM)。
日本政府的目標是,到2025年,將有20萬輛燃(ran)料(liao)電池汽車上路行駛,到2030年,則達(da)到80萬輛;燃(ran)料(liao)補給(gei)網絡(luo)包括900個加氫站,是目前(qian)的9倍(bei)左右。
日(ri)本首相安倍晉三在2019年的達沃(wo)斯論壇上宣(xuan)布(bu):
到2050年,將氫的生產成本至少降低90%,使(shi)其比天然(ran)氣(qi)更便宜。
推廣(guang)和(he)普及氫(qing)能源市場,低成(cheng)本制(zhi)氫(qing)、供(gong)給鏈完善、規模化利用三個(ge)條件缺一(yi)不可。
從目前(qian)來看,氫能源(yuan)技術尚不成(cheng)熟。
但是,隨著(zhu)技(ji)術迭代與更新,一旦三(san)個條件正向(xiang)循(xun)環,日(ri)本(ben)實現“氫社(she)會”并非遙不可及。
為什么選擇氫能?
日本選擇氫能(neng),原因很(hen)復雜(za),偶(ou)然(ran)中又隱含著(zhu)必然(ran)。
首先要(yao)知道,氫能(neng)源具(ju)有儲量大、效率高、沒(mei)有溫室氣(qi)體(ti)排放(fang)、便于貯存(cun)和運(yun)輸(shu)且安全(quan)性高等優勢(shi),被(bei)認為是未來能(neng)源替代的(de)終極解決方案。
除(chu)了氫能(neng),核能(neng)也是一個選項。不過,2011年福島第一核電站(zhan)發生熔毀事故之(zhi)后(hou),日本對核能(neng)逐漸失去了興(xing)趣。
日本發展氫能源,有(you)其天(tian)時、地利、人(ren)和。
別看日(ri)本島國資源匱乏,但(dan)氫能源環保、高效(xiao)且制法多樣。只要在技術上實現(xian)領先,就能打破先天(tian)條件造成(cheng)的限制。
四大制氫法
日本國(guo)土狹長、人口稠密(mi),加氫(qing)(qing)站建設具(ju)有可行性:一(yi)個加氫(qing)(qing)站覆蓋(gai)100平方公里(li)左右的面積,就算僅僅將加氫(qing)(qing)站在日本沿海(hai)布局(ju),也基本可以(yi)滿足日本加氫(qing)(qing)的需(xu)求了。
同時,由于日本人均收入高(gao),家庭布局(ju)小型(xing)制氫站也成為一個可能性,這(zhe)是“氫能社(she)會”的微觀元素。
日本氫能路線圖
發(fa)展氫能源,還能削(xue)減(jian)CO2排(pai)放,幫助日本完成自主減(jian)排(pai)目標(biao)。日本政府(fu)承(cheng)諾的CO2減(jian)排(pai)目標(biao)是(shi)2030年度比2013年削(xue)減(jian)26%,到2050年要削(xue)減(jian)80%。
這個目標,僅靠(kao)減排很難完(wan)成,用(yong)氫(qing)能源(yuan)取代化石能源(yuan),是一條捷徑。
僅從新(xin)能(neng)源汽車的(de)角度(du)看,日本選(xuan)擇氫能(neng)而(er)非(fei)電能(neng),還有(you)以(yi)下兩個原因:
其一,日(ri)(ri)本冬(dong)季氣候嚴寒(han),鋰電(dian)池的(de)低溫(wen)性能不(bu)如氫(qing)燃料電(dian)池系統,這也是日(ri)(ri)本不(bu)廣(guang)泛推廣(guang)純電(dian)動車的(de)重要(yao)緣由。
其二,在純電動汽車上,日本起(qi)步(bu)晚于美國、中國企(qi)業(ye),不占優勢。
此外,純(chun)電動汽車的(de)核心部(bu)件電池,需要(yao)稀土材料。日(ri)本(ben)保有量(liang)少,只能大量(liang)進(jin)口,這又是日(ri)本(ben)的(de)一個短板(ban)。
綜合(he)各種因素,日(ri)本這才選擇了氫能源。
誰賭對了?
電動汽車與(yu)氫燃料電池汽車,美國(guo)、中國(guo)、歐(ou)洲青睞前者,日本則堅定不移地選擇后者。
哪(na)個更(geng)好?哪(na)個才是未來?
這(zhe)個話題,公說(shuo)公有(you)理婆說(shuo)婆有(you)理。
行駛在東京街頭(tou)的豐田(tian)氫能源(yuan)公交車
這里,正解局不(bu)做辨析。
一是(shi)因為,這個問(wen)題(ti)太大(da),不單單是(shi)個技(ji)術問(wen)題(ti),還是(shi)個商業問(wen)題(ti),寥寥幾(ji)句,無法說透。
二是因為,這個問題(ti)太小(xiao),汽車只是新能源(yuan)的應用領域(yu)之(zhi)一(yi),而非全部。
相對于燃(ran)油車,電動汽(qi)車和氫(qing)燃(ran)料汽(qi)車雖然同為新一代汽(qi)車,但是,電能與氫(qing)能,實(shi)為兩種不同層次的能源。
氫能的地位,相當于石油、煤炭。電能的地位,要(yao)次一(yi)級。
說(shuo)得(de)更直觀點,如果(guo)解決(jue)了氫能(neng)(neng)問題,就能(neng)(neng)減輕對石油、煤(mei)(mei)炭(tan)的依賴;如果(guo)選擇(ze)電(dian)能(neng)(neng),還得(de)考慮(lv)電(dian)從哪里來,最終還可(ke)能(neng)(neng)依靠石油、煤(mei)(mei)炭(tan)。
電(dian)動(dong)汽車(che)問題,背后(hou)是一個汽車(che)小問題。
氫燃料電池汽車(che)問題,背(bei)后是一(yi)個能源(yuan)大問題。
眾所周知,日(ri)本常規能源極(ji)度稀缺,能源供應主要靠進口(kou),目前(qian)能源自(zi)給率(lv)不足17%,能源安(an)全壓力極(ji)大。
日本(ben)選(xuan)擇氫能,就是(shi)想徹底(di)化解能源(yuan)難題,移走懸在頭頂的劍(jian)。
如果(guo)日本賭對了(le),氫(qing)能產業將幫助日本擺脫對石(shi)化能源(yuan)的(de)依(yi)賴,站(zhan)在新(xin)能源(yuan)產業鏈的(de)頂端。
這才是“國運之戰”。
再看中國。
中(zhong)(zhong)國具有國土面積大(da)、能源分布不均衡等特點,電(dian)力(li)(li)生產及超、特高壓輸(shu)電(dian)技術領先,電(dian)力(li)(li)成(cheng)為中(zhong)(zhong)國主要的二次能源,因此中(zhong)(zhong)國發(fa)展電(dian)動(dong)汽車(che)具備得天獨(du)厚的基礎條件(jian)。
這也是電動汽車在中國風生(sheng)水(shui)起(qi)的原因。
但也(ye)要看到(dao),中國原油對外依存度(du)(du)超過70%,天然氣對外依存度(du)(du)超過45%,能源(yuan)安全不比日本(ben)好多少。
中國現(xian)在大(da)力發展(zhan)電動汽車,不(bu)能說(shuo)是錯的。畢竟(jing),這是一(yi)次難得(de)的汽車工業彎道超車的機會(hui)。
但(dan)要(yao)知道,只靠(kao)電(dian)能(neng),無法解(jie)決中國的能(neng)源安全(quan)之憂。
怕就怕,一(yi)方面,電動車跟風而(er)上,空有(you)其(qi)表,沒掌握核心技(ji)術;另(ling)一(yi)方面,氫能無(wu)暇問(wen)津,大幅度落后。
那真是,撿了(le)爛芝麻,丟了(le)西瓜。