氫能,被冠以未來能源、終極能源的美譽,仿佛離我們還非常遙遠。實際上,氫能已經走進了我們的生活目前,一些城市的人們或許已經乘上了氫能動力的公共汽車,或者開始采用氫燃料重型卡車來運送貨物。中國氫能聯盟理事長凌文預計,到2050年,氫能在我國將實現大規模應用,其在能源結構中占比有望達到10%以上。最有前途
目前,美國已經從政策的評估、制定轉向以技術研發、示范為起點的系統化實施階段。2017年,在美國加利福尼亞州,殼牌石油與豐田合作,在當地建立了7座加氫站,使全州的加氫站數量增加到了25座。一個擁有5座加氫站的供應商甚至宣布,他們提供的氫氣每公斤少于10美元,這一定價被看作氫能定價的關鍵里程碑。
在歐洲,歐盟25國促成的歐洲研究區專家認為,到2020年,成員國中會有5%的新型汽車和2%的船舶使用氫能產品;到2030年后,其市場占有率不斷提高,預計屆時氫能制造主要來自于可再生能源和先進的核能。其中,德國在氫能和燃料電池技術上處于領先地位。德國制定并執行了嚴格的氫能法規和標準,涉及氫能的生產、運輸、加注、車輛的使用和購買等。2017年,寶馬、奔馳等車企已開始商業化發展氫燃料電池汽車。
日本因自身能源缺乏,非常重視新能源開發,也是最早系統制定氫能發展規劃的國家。日本1993年啟動世界能源網項目,其目標是構建一個環球能源網絡以實現氫能的高效供應、輸送和利用。
日本新能源與工業技術發展機構氫能主任大平英二在中國氫能源及燃料電池產業高峰論壇上表示,氫能已經成為日本的基本戰略,成為全球首個國家戰略。2050年,日本希望將氫氣作為可再生能源后的另一種新能源,并且制定了使氫氣價格從2030年的3美元/千克降至2050年2美元/千克的目標。
突破與挑戰并存
干勇表示,氫能在交通領域的應用將會率先突破,尤其是重型卡車采用氫燃料電池,在運行環境和運行成本,包括續駛里程和加氫時間上擁有不錯的前景。
2016年3月份,我國制定的《能源技術革命創新行動計劃(2016-2030年)》提出,把可再生能源制氫、氫能與燃料電池技術創新作為重點任務;把氫的制取、儲運及加氫站等方面的研發與攻關、燃料電池分布式發電等作為氫能與燃料電池技術創新的戰略方向;把大規模制氫技術、分布式制氫技術、氫氣儲運技術、氫能燃料電池技術等列為創新行動。
2017年,科技部和交通運輸部出臺的《“十三五”交通領域科技創新專項規劃》明確提出,推進氫氣儲運技術發展,以及加氫站建設和燃料電池汽車規模示范,形成較完整的加氫設施配套技術與標準體系。
在這個背景下,我國氫能產業的商業化步伐正不斷加快,一些地方和能源企業紛紛布局氫能項目。
2018年1月份,武漢市氫能產業發展規劃建議方案出爐。該規劃建議,到2025年,力爭氫能燃料電池全產業鏈年產值突破1000億元,成為世界級新型氫能城市。
2022年,北京和張家口將聯合舉辦第24屆冬奧會。在冬奧會的規劃中,將大量采用清潔的氫能源汽車用于通勤、物流。為此,張家口已經引入了70多輛氫能源公交車;與此同時,引入了多家企業生產氫燃料電池,并與國家能源集團探討設立制氫和加氫設施,以期建立起氫能產業鏈。
然而,這僅是萬里長征的第一步。據統計,2017年我國氫氣產量約為2100萬噸,其中用于生產合成氨、甲醇的原料氫占比約65%,用于石油煉制加氫等的占比約33%,工業氫氣占比約2%,用作氫能載體仍僅為示范性工程。
萬鋼表示,與發達國家相比,我國在燃料電池基礎研究和技術發展、氫能裝備制造等方面仍相對滯后,特別是一些關鍵技術與國外仍存在差距,產業鏈較為薄弱。在基礎設施方面,制氫、供氫和加氫的系統先進性有待提升,制氫成本有待降低,氫設施標準落后等也制約著產業發展。
中國航天科技101所副總工程師劉玉濤表示,儲氫、運氫中的“卡脖子”問題可以考慮用液化氫的方式解決。
他介紹,目前采用進口的氫氣傳感器,監測時間要在幾秒左右,而中國航天級傳感器的監測時間已經能做到1秒左右。在儲氫環節,對于能實現大規模存儲、遠距離輸送的液態氫,早在上世紀60年代中國就能大規模生產。液化氫的產業化、規模化將會成為氫能產業發展的一大推動因素。
變化已經開始,未來正向我們走來。國際氫能委員會預計,到2050年,氫能可以滿足全球能源總需求的18%或全球一次能源總需求的12%,氫能及氫能技術相關的市場規模將超過2.5萬億美元。