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燃料电池汽车要普及 氢从何处觅?

导读: 国内科技媒体在重复报道各巨头推出的新锐燃料电池汽车的时候,似乎忘记了背后的配套氢能源体系建设。特斯拉的强悍之处就在于自家完善并且开放的新能源体系。被Elon Musk所鄙视的燃料电池汽车,应该如何寻找氢能源呢?

  国内科技媒体在重复报道各巨头推出的新锐燃料电池汽车的时候,似乎忘记了背后的配套氢能源体系建设。氢气的生产来源可以说是氢燃料汽车能否大规模应用的关键,毕竟我们没有办法从地下挖出氢气。如果整个能源体系无法做出改变,再优秀的氢燃料电池汽车也是废铁。特斯拉的强悍之处就在于自家完善并且开放的新能源体系。被Elon Musk所鄙视的燃料电池汽车,应该如何寻找氢能源呢?

  日本经济产业省的氢及燃料电池战略协商会在2014年6月23日公布的“氢及燃料电池战略发展蓝图”,将燃料电池等氢技术运用分为三个阶段,并且分别设定了目标:

  从现在到2025年为第一阶段,定位是“氢利用的飞跃式扩大期”。家用燃料电池的普及目标2020年为140万台,2030年530万台,燃料电池汽车加氢站到2015年将设置100座。另外,关于产品上市时间,提出了燃料电池汽车2015年上市,燃料电池巴士2016年上市,商用和工业用固体氧化物型(SOFC)燃料电池系统2017年上市的目标。

  2020年代中期~2030年前后为第二阶段,定位是“氢发电的全面导入和大规模供氢系统的确立期”。提出的目标是:使海外进口氢的价格降到约30日元/m3;扩大日本的商业氢流通网;全面利用海外的未利用能源来制造、运输和储藏氢;利用氢发电全面开展发电业务等。

  2040年前后开始的第三阶段定位是“总体上实现二氧化碳零排放的供氢系统确立期”,该阶段目标是:结合利用二氧化碳回收存储(CCS)技术和国内外的可再生能源,全面实现碳排放为零的氢制造、运输和存储。并且提出了技术实证课题:要对在风力及光伏发电的输出不断变动的条件下低成本、稳定、高效率的水电解技术,以及运用该技术吸收风力和光伏发电在时间和地理上偏差的系统进行实证。

  《某科学的超电磁炮S》展现的学园都市,全面采用可再生能源为电网供电

  阻碍可再生能源并入电网的最大问题就在于太阳能和风能不稳定,波动过大,很难并入电网,新建一个风电场就需要专门配套火电厂来提供储备电力。近年来,随着我国风电装机的快速发展,弃风问题也日趋凸显,2013年平均弃风率为11%,虽然这个数据与去年相比,下降了6%,但整体行业的弃风现象依然严峻。

  为了解决弃风问题、削峰填谷、调频和平滑风电输出,先进的大容量储能技术的开发越来越重要,锂离子电池、先进铅酸电池、液流电池和钠硫电池是风电场储能中应用最多的四种技术,在项目数量、装机容量方面,份额都超过了80%。

  但是依靠电池储存电量,无论如何都无法消除充放电能量转化带来的效率损失,在目前新能源本身的发电效率就不理想的情况下,这个损失更加突出。为了解决这个问题,改变思路,利用这些不稳定的能量来电解生产氢气,就可以消除太阳能和风能发电的发电量波动了。这也就是日本经济产业省“氢及燃料电池战略发展蓝图”所揭示的技术路线创新点。

  但是按照路线图,这些技术很有可能要等到2040年才可以成熟。在此之前,把相对低品质的化石能源高效率地转化为氢能源,是更加实际的选择。

  川崎重工转用化肥厂的技术,开发出了使褐煤气化,从中提取氢气的技术,而且还会把提取氢气时产生的二氧化碳封存至海底,以避免出现额外的碳排放。 褐煤是指水分和杂质含量大的低品质煤炭。如果直接燃烧,热效率偏低,而且对环境的破坏大。再加上干燥时容易自燃等难以管理的特点,褐煤的价格非常低廉,一直无人问津。

  如果将氢应用于发电,其燃料成本虽然高于LNG和煤炭,但要远远低于光伏发电和风力发电及其他清洁能源。如果推行排碳税,与化石燃料的价格差距还会进一步缩小。而且不受天气影响,可实现稳定发电。川崎重工计划于2017年之前开始在澳大利亚制造氢气,筹备向日本运输氢气的运输船、卡车等设备,启用储罐等验证设施。

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