清澈透亮的水滴无处不在,如今,我们可以借助科技从地球充足的水资源中提取氢气,让氢气不只成为新的能源选项,还同时做到零碳排放,这正是氢气最大的诱惑 。
太阳能等可再生能源最大的不同点是,氢气既可以用来发电,也方便能源存储和运输等 。问题在于提取氢的成本并不便宜,在生产氢气的过程中也可能造成碳排放 。
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目前了解的,可根据氢生产技术分成五种氢能类别:
首先是绿色氢气,氢能中的绿色氢是通过利用绿色电力来电解水,如风能和太阳能获得 。但这一过程是最昂贵的,这意味着目前它只占全球氢气产量的1%,这是目前唯一零碳排放的生产工艺 。
蓝色氢气是较好的替代品,以天然气生产氢能,但是因为得同时捕集生产过程中所排放的二氧化碳副产品,进而实现碳中和,因此氢能产量也相对较少 。
灰色氢气同样采用天然气生产,但是为了降低生产成本不进行碳排放捕集 。它与碳结合,然后通过蒸汽重整分离 。但这会产生大量的二氧化碳排放,1千克氢气产生的二氧化碳高达9.3千克,高于燃烧汽油产生的碳量 。
最便宜的棕色氢气则是以动力煤来生产,反而会带来更多碳排放 。
而蓝绿氢气采用的是甲烷热解工艺,但存在甲烷泄露的风险 。
我们应该把氢气当作是燃料,而不是可再生能源,因为只有氢气可以通过可再生能源产生,如果使用绿色氢气就完全是零排放的 。因为氢气的生产,也是由可再生能源完成的,所以氢气是一种终极燃料,因为燃烧后得到的就是水,认为这是氢气最大的优势 。氢气的另一个优势是,氢可以作为缓冲器或储能装置,如果氢气储存量够的话可以使用几个月或一个季度,这就是氢气所在的优势 。
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在亚洲、日本、韩国、中国和印度都相继投入这场新能发展的竞赛 。中国已经投大量资本在布局,预计各地将在未来几年启用多座大型氢气加气站,以满足氢能源汽车的使用,氢能市场的前景看似一片大好 。
2020年全球氢能市场达到近1500亿美元,摩根士丹利预测,到了2050年,全球氢气市场会达到六千亿美元,主要用在电力、工业、交通运输、化工原料和建筑等领域,只是目前的氢能技术还远远不足以向全球各地普及 。有声音质疑,发展氢能是否真的可以?
氢气的第一个潜在应用模式是用来取代发电站的天然气,但是由于氢气的供应链并不完善,存储规格和终端使用都没有完全有合适的应用 。到现在,发现还是没有多少燃气轮机可以直接把氢气当作燃料使用,可能还需要很久才能看到完全使用氢气运行的发电站 。
其实人们很早就开始思考如何将氢能应用在生活中,早在1960年代美国航空航天局NASA就利用氢能源电池为太空飞行器发电,氢气除了被用于重工业也逐渐在交通运输领域投入使用 。
2018年9月,德国首列氢能火车通车载客 。这是自2016年世界首列氢能火车在柏林面世以来,氢能火车首次投入载客服务 。此后几年,氢能火车相继在英国、荷兰、丹麦、意大利、加拿大等国家出现,今年的北京冬奥会大约800辆氢燃料电池汽车投入服务,负责接送人员 。
根据查询的2021年全球新能源数据,全球的氢燃料电池车从2017年的7000辆增加到2021年中的43000辆,但与最初预测的1100万辆相比,还有很长一段距离 。除了巴士和货车,载人汽车占了全球氢燃料电池车辆总数的八成 。
韩国的现代汽车在发展氢能车技术方面目前算是引领全球,日本和中国也为氢能车定下了2030年宏图大计 。只是氢能车的发展始终不及电动车,原因是氢气加气站尚未普及,人们对氢能燃料的功率和安全性都还有所顾虑 。还有就是现在氢能燃料非常贵,别看各种地方都在使用氢能汽车,但实际上生产加使用的成本只有国家项目用得起 。
氢能在使用方面对货车很好,货车一般需要行驶很长的距离,需要使用大量的能源,使用氢气可以减少货车碳排放 。
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但目前氢气成本大概是30多到60多人民币一公斤,实际上降低到15元到20元才最合适,现在最划算的是灰色氢气,灰色氢大概是一公斤7元到13元 。需要降低价格的话,二氧化碳分离和封存会造成巨大成本,部分的二氧化碳捕集和封存技术还并不先进 。可是再过一段时间,在实现零排放的目标下,转型绿色氢气将是全球不得不做的一件事 。
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