馴服氫能不簡(jiǎn)單

時(shí)間:2024-05-27 09:50來(lái)源:上觀新聞 作者:宰飛
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“如果1990年代是風(fēng)能的十年，2000年代是太陽(yáng)能的十年，2010年代是電池的十年，那么在2020年代我們將迎來(lái)能源轉(zhuǎn)型的下一個(gè)前沿：氫能。”日前，國(guó)際貨幣基金組織發(fā)表文章，這樣總結(jié)全球能源的過(guò)去和未來(lái)。
 
氫看起來(lái)真是太完美了：電解水就可以制備，幾乎取之不盡；與氧反應(yīng)就能產(chǎn)生電能，只生成水，沒(méi)有任何碳排放。氫能獲得的贊譽(yù)之詞幾乎是頂級(jí)的：終極能源、終極方案、零碳能源、未來(lái)燃料……僅僅在幾年前它還少有人問(wèn)津，突然間成了明日之星。包括中國(guó)在內(nèi)，全世界已有40多個(gè)國(guó)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(shuō)愛(ài)它不容易�！督�(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志在一篇文章中問(wèn)道：“氫: 救星還是幻想？”上海氫器時(shí)代科技有限公司總工程師吳亮說(shuō)：“氫能在大規(guī)模應(yīng)用到來(lái)前，還要解決許多問(wèn)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(jià)格高兩三倍。其次，技術(shù)還不完全成熟，在氫氣制備、存儲(chǔ)、運(yùn)輸、使用等各個(gè)環(huán)節(jié)，幾乎都有需要突破的技術(shù)難點(diǎn)。比如，至今還沒(méi)有找到一種既安全又經(jīng)濟(jì)的方法運(yùn)輸這種易爆炸、低密度的氣體。既貴又不成熟，就帶來(lái)另一個(gè)難題，誰(shuí)去用、用在哪？
 
就像一匹千里良駒，馴服它是個(gè)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(lái)的、終極的能源。
 
便宜點(diǎn)，再便宜點(diǎn)
 
在上海毗鄰江蘇太倉(cāng)的上海電氣氫能實(shí)驗(yàn)室里，一位科研人員在保險(xiǎn)箱上摁了一長(zhǎng)串密碼，打開保險(xiǎn)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(xiǎn)柜里，除了金靶，還存放著鉑、銥等其他貴金屬靶材�？梢哉f(shuō)這里是整個(gè)實(shí)驗(yàn)室最貴重的地方。
 
這個(gè)藏著各種貴金屬的保險(xiǎn)柜其實(shí)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(rèn)為，氫能的中長(zhǎng)期確定性是無(wú)疑的，但當(dāng)前來(lái)看，還有幾個(gè)核心瓶頸，第一個(gè)瓶頸就是價(jià)格高。
 
在當(dāng)前的技術(shù)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(dá)千元。燃料電池價(jià)格高，使用燃料電池的氫能汽車價(jià)格相應(yīng)也高，比如豐田氫能源汽車Mirai，國(guó)內(nèi)售價(jià)高達(dá)74.8萬(wàn)元起。
 
上海電氣在氫能技術(shù)攻關(guān)方面的一大任務(wù)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(tuán)隊(duì)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(gè)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)把燃料電池中的貴金屬載量在市場(chǎng)水平基礎(chǔ)上降低了約30%。
 
業(yè)界感慨氫能的賬算不過(guò)來(lái)，除了裝備價(jià)格高以外，還有一個(gè)重要因素：制氫成本高。氫氣按環(huán)境友好程度分為灰氫、藍(lán)氫、綠氫。其中，綠氫由可再生資源電解水制成，全過(guò)程無(wú)含碳化合物排出，符合綠色理念，是未來(lái)能源的發(fā)展方向。但現(xiàn)實(shí)問(wèn)題是，如果單從價(jià)格看，綠氫顯著高于灰氫、藍(lán)氫，缺乏經(jīng)濟(jì)性。
 
綠氫成本中70%是電費(fèi)。要降低綠氫價(jià)格，節(jié)電是關(guān)鍵。“生產(chǎn)1標(biāo)準(zhǔn)立方氫氣，國(guó)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(shè)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(shuō)。
 
在加盟氫器時(shí)代前，吳亮曾在英國(guó)讀書、工作了十多年，也曾在大學(xué)里研發(fā)電解水技術(shù)�；氐絿�(guó)內(nèi)，最大的感觸就是節(jié)奏太快了，他說(shuō)：“國(guó)內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)瞬間進(jìn)入了紅海，各路廠商直接進(jìn)入拼刺刀階段。”這兩年，幾乎每天都有關(guān)于氫能的新消息傳出。
 
吳亮說(shuō)：“在國(guó)內(nèi)一年相當(dāng)于干了國(guó)外五年的活兒。”他預(yù)計(jì)，以這樣的速度迭代下去，幾年后，氫能的價(jià)格瓶頸就可能突破。
 
應(yīng)用場(chǎng)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(fēng)電、鋰電等其他新能源技術(shù)，氫能還沒(méi)有找到“殺手級(jí)應(yīng)用”。
 
那就去創(chuàng)造應(yīng)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(gè)產(chǎn)業(yè)園里，聚集了七八十家氫能企業(yè)。用邱鵬的話說(shuō)，他就像一個(gè)足球教練，把這些鏈上企業(yè)組合起來(lái)，拉個(gè)隊(duì)，去打比賽。而“打比賽”則是比喻到全國(guó)各地去找氫能項(xiàng)目落地場(chǎng)景。沒(méi)有現(xiàn)成場(chǎng)景的，就創(chuàng)造新場(chǎng)景。
 
這幾年，全世界都看好氫能，我國(guó)也出臺(tái)了《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃（2021—2035）》，全國(guó)28個(gè)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(gè)縮影。“我這里成了一個(gè)打卡點(diǎn)，全國(guó)各地、各委辦局來(lái)看展覽的人多得接待不過(guò)來(lái)，有時(shí)候一天要安排好幾場(chǎng)。”邱鵬說(shuō)。
 
但另一方面，放眼全國(guó)，商業(yè)化運(yùn)行的氫能項(xiàng)目寥寥無(wú)幾，各地新建的幾乎都是示范項(xiàng)目。氫能的商業(yè)路徑怎么走，誰(shuí)也沒(méi)有成熟經(jīng)驗(yàn)。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(lái)訪者總結(jié)出三個(gè)“動(dòng)”：“看著感動(dòng)，聽(tīng)著激動(dòng)，回去一動(dòng)不動(dòng)。”
 
也難怪很多聽(tīng)眾“回去一動(dòng)不動(dòng)”。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(chǔ)能用于固定式發(fā)電……國(guó)際能源署預(yù)測(cè)，2025年氫能在全球能源總需求中的占比將達(dá)13%�？僧�(dāng)下呢？只占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(guò)氫能利用，而且不止一次。通用汽車公司在20世紀(jì)60年代制造了第一輛氫動(dòng)力汽車。再往前十年，在冷戰(zhàn)初期，美國(guó)空軍為開發(fā)氫燃料飛機(jī)，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(shù)問(wèn)題，導(dǎo)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(gè)共識(shí)：這次真的會(huì)不同。邱鵬也是其中的一員。他認(rèn)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(zhuǎn)起來(lái)，從而打消他們的顧慮。
 
邱鵬計(jì)劃今年在嘉定氫能港建設(shè)一個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目，從屋頂光伏開始，通過(guò)制氫、儲(chǔ)氫、發(fā)電，最后為園區(qū)供電，形成一個(gè)閉環(huán)。他說(shuō)：“別看麻雀雖小，但我們會(huì)把最先進(jìn)的技術(shù)耦合在一起，構(gòu)建一個(gè)能跑得通的系統(tǒng)。” 
 
“等全鏈條跑通以后，大量玩家就會(huì)進(jìn)入。未來(lái)就可能成為規(guī)�；漠a(chǎn)業(yè)。”齊康說(shuō)。
 
不光是錢的問(wèn)題
 
待突破的不光是技術(shù)、價(jià)格、應(yīng)用場(chǎng)景，還有標(biāo)準(zhǔn)體系。
 
5月的一個(gè)清晨，上海電氣氫能團(tuán)隊(duì)的研究人員聚在一起，探討如何推進(jìn)一個(gè)國(guó)家級(jí)氫能課題。其中一個(gè)難題是個(gè)課題里的儲(chǔ)氫技術(shù)應(yīng)當(dāng)遵循什么標(biāo)準(zhǔn)。
 
去年底，我國(guó)發(fā)布了《氫能產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南（2023版）》，提出到2025年，支撐氫能制、儲(chǔ)、輸、用全鏈條發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)體系基本建立，制修訂30項(xiàng)以上氫能國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等發(fā)展目標(biāo)。但在2025年之前，現(xiàn)有的項(xiàng)目卻難以找到標(biāo)準(zhǔn)。
 
眼前的課題就遇到了這個(gè)難題。會(huì)上，一位青年研究人員靈機(jī)一動(dòng)，問(wèn)：“我們是不是可以參照加氫站的標(biāo)準(zhǔn)？”
 
大家都覺(jué)得有些道理。這也是沒(méi)辦法的辦法。和這個(gè)團(tuán)隊(duì)一樣，在國(guó)內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)待定的背景下，業(yè)界不得不參照國(guó)外的、歷史上的、相鄰行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，邊做邊摸索。
 
眼下建設(shè)的所有項(xiàng)目幾乎都是首創(chuàng)，幾乎都在為機(jī)制探路。在上海浦東的上海白龍港污水處理廠，一個(gè)氫能中試項(xiàng)目3月27日開始試運(yùn)行。這個(gè)項(xiàng)目利用電解水和沼氣制氫，后續(xù)銜接儲(chǔ)氫技術(shù)裝備、氫燃料電池、用氫場(chǎng)景，在全球范圍內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)污水廠“綠氫制備—固態(tài)儲(chǔ)氫—熱電聯(lián)供”的全鏈條示范。
 
這個(gè)氫能項(xiàng)目建在露天，但四周拉起了警戒線，禁止參觀人員進(jìn)入。因?yàn)闅錃獗ǚ秶鷱V，屬�；�，管理極為嚴(yán)格。據(jù)相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，項(xiàng)目?jī)H安全評(píng)估就用了3個(gè)月。
 
這也是在氫能行業(yè)最常聽(tīng)到的抱怨：過(guò)于嚴(yán)格的安全規(guī)范限制了產(chǎn)業(yè)發(fā)展。但邱鵬認(rèn)為，問(wèn)題要辯證地看：每個(gè)部門職責(zé)不同，立場(chǎng)自然不同。有的部門（比如經(jīng)濟(jì)口）管進(jìn)攻，希望規(guī)則放松一些；有的部門（比如應(yīng)急管理）管防守，必須把住底線。
 
“你說(shuō)是誰(shuí)的問(wèn)題嗎？好像都不是。誰(shuí)都對(duì)，但是最后加在一起就誰(shuí)都不對(duì)。” 邱鵬說(shuō)，“好在，近年來(lái)，政策都在往對(duì)的方向走。在國(guó)家大力發(fā)展氫能的大背景下，這些問(wèn)題都會(huì)逐漸化解。”
 
邱鵬說(shuō)：“就好像我們頭頂?shù)奶齑�，馬上就要打開了，曙光很快會(huì)灑進(jìn)來(lái)。”
 
(責(zé)任編輯：子蕊)
文章標(biāo)簽： 氫能
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