僅研發(fā)氫能 將耽誤能源的未來
微信公眾號“中國經(jīng)濟大講堂”于2019年5月17日,標題為《【深度】氫能如何改變我們的未來?》一文中。文字記錄了某位國家戰(zhàn)略科學(xué)家對于氫能源的看法。懷著崇拜的心情認認真真看完。對于這么“科技大師”的大家之言。深感不安。為何不安?
我們先簡要提取該大師的觀點:
1:氫能將在移動式發(fā)電、如汽車、飛機等交通工具能源應(yīng)用場景中出現(xiàn)顛覆性應(yīng)用。
2:掌握應(yīng)用氫能的規(guī)律后,氫能是足夠安全的。比汽油還安全。
3: 建立氫能利用體系就能解決霧霾問題。
4:氫能在美國、日本、韓國都有在前期萌芽階段,盡管氫能在這些國家能源比重不到萬分之一,“科技大師”認為這些國家的氫能利用是先進的,做了大貢獻。中國國家戰(zhàn)略重視,地方落實到位,干勁十足。
5:我國氫能產(chǎn)業(yè)如何突破?A、推進氫能全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展,布局氫能產(chǎn)業(yè)示范區(qū)。B、建立氫能國家重大專項,開創(chuàng)氫能重卡時代。C、充分利用廢棄電力,降低制氫成本。
上面的觀點中,氫能是霧霾終結(jié)者的結(jié)論非常正確,然而也沒有用處。2013年,從霧霾問題開始被重視開始,如北京等地方的霧霾問題5年多來得到緩解,跟氫能一點關(guān)系都沒有,以后可能也沒有。
氫能是最安全,比汽油還安全的。這就好比說氫彈殺人時比子彈帶給人痛苦更少的,更人道。因為氫彈的爆發(fā)幾乎是瞬間的,痛苦還沒傳到大腦就已經(jīng)灰飛煙滅了。氫氣比汽油更容易著火,火勢蔓延更嚴重。氫氣一旦泄露,必定會造成燃燒或爆炸。汽油碰撞發(fā)生泄露還不一定能著火!翱萍即髱煛眳s把這個當(dāng)成最優(yōu)點,如此顛倒黑白?難道這是給發(fā)展氫能的獲益階層代言廣告嗎?
這位科技官員對如何發(fā)展氫能的建議是中肯、有度和合理的。
然而,我們就不該大力推廣氫能,氫能在未來只是作為補充能源,非主體能源。
當(dāng)前媒體報道和部分科學(xué)家的觀點中,把氫能當(dāng)成未來能源,甚至是未來唯一清潔能源。是一種非常錯誤的想法、認識。盡管有諸多的反對聲音,卻被已經(jīng)失去理性思維的狂熱隨大流而湮沒。
如果跳出這個人云亦云的假大流?
首選認清楚,未來我們需要的是什么?我們需要的是能源。比如電力、石油和煤炭等等形式的能源。而電力是最佳的能源形式。 如果有足夠多的電力,為什么還要氫能?
其次想清楚,能源從哪里來?按2018年BP公司能源年鑒,已探明儲量的石油天然氣煤炭按當(dāng)前消耗速度,石油儲量僅僅夠用50年、天然氣夠用50.2年,煤炭夠用134年。當(dāng)50后,石油天然氣耗盡,煤炭的消耗速度將加劇。也就是說,如果沒有更多商業(yè)開采探明儲量;茉垂I(yè)將在百年內(nèi)消失。未來我們能源的源頭只有太陽能、核能和地?zé)帷?/p>
想明白這兩點,你會發(fā)現(xiàn)未來能源中,氫能就是一個撿回來的孩子。氫能如電能一樣,是一個二次能源。當(dāng)前,大部分能源已經(jīng)電力化了。當(dāng)交通工具電動化完成后,電能才是未來的主要二次能源。氫能占比會非常低。其所以需要氫能是因為電能的存儲是一個很頭疼的問題。
先看一下2018電能中火電、水電、核電、風(fēng)電分別占比75.08%、13.15%、4.17%、6.1%。
圖 1 2018年電力占比
當(dāng)前光伏發(fā)電占比還不到1%,但可以預(yù)見未來30年內(nèi),光伏發(fā)電電量將取代火電。光伏發(fā)電度電成本低于火電,但沒有陽光就沒有電力,電能需要存儲。如果光伏發(fā)電電量占比超過75%。那么水電、核電將無法承擔(dān)儲能和負荷調(diào)整的重擔(dān)。因此,現(xiàn)在廣泛的觀點是讓氫能儲能。
按照“科技大師”和一些人的觀點,是讓電能去水解氫,然后存儲起來,再用燃料電池發(fā)電。其實氫的來源有兩個。一種是從C-H鍵斷裂,主要從烴類物質(zhì)(石油,天然氣、生物質(zhì)等)提取,另一種是從O-H鍵斷裂入手制氫,主要為水分解和電解。水裂解制氫是最直接的方法,但是研究表明需要2500K以上水的分解才比較明顯,考慮材料耐高溫及氫氧分離技術(shù)限制,水直接分解目前技術(shù)上不可行。電解則是較為可行的辦法。當(dāng)然還有多達300多種途徑的太陽能化學(xué)制氫。這兩種獲得氫,作為存儲能量介質(zhì)要么效率低下。
當(dāng)前規(guī);I(yè)化的高溫電解產(chǎn)氫效率為75%,美國通用公司SPE法效率甚至高達90%。而氫燃料電池理論上達到90%以上效率。實際在60~80%之間。也就是說如果讓氫能作為儲能,最高理論效率有可能達到80%,當(dāng)前較佳技術(shù)效率典型值45%左右。拋開昂貴的電解設(shè)備、氫燃料電池和儲能器具。這個效率應(yīng)該不低了。
然而,即便從效率轉(zhuǎn)換來說,氫能仍不是最佳的儲能介質(zhì)。在作者所寫的《氫能不是未來能源方向!》一文中,提出了一個更有效的儲能方法。該方法如下圖
圖 2 太陽能利用lightyear系統(tǒng)圖示
圖2 中,生物經(jīng)過厭氧發(fā)酵得到沼渣碳、沼氣和沼液。沼液作為肥料回歸耕地。沼渣碳和沼氣里的二氧化碳在太陽能聚光光熱條件反應(yīng)生成一氧化碳,和通過光伏電解水得到的氫氣生成二甲醚、甲醇。二甲醚、甲醇再通過LY混動車發(fā)電,或者燃料電池發(fā)電。這樣的系統(tǒng)的“STS”效率比氫能更高(“STS”即solar to service。即太陽能轉(zhuǎn)換為服務(wù)人們生產(chǎn)生活的有用功)。
在這個系統(tǒng)中,太陽能在聚光光熱生產(chǎn)一氧化碳過程中,已經(jīng)被有效儲存?梢越鉀Q夜晚的電力需求。二氧化碳和碳生產(chǎn)一氧化碳過程也儲存了一部分太陽能。再變成二甲醚、甲醇等可以長時間存儲的介質(zhì),儲存器具也比氫能要求低。
這樣的系統(tǒng),效率最高會是多少呢?目前沒有工程數(shù)據(jù),按照光熱發(fā)電年效率可高達19%來評估,光熱儲能肯定比氫能要好,而移動能源中二甲醚、甲醇也同樣比氫能好。(相關(guān)論述見作者相關(guān)文章)。
基于上面的原因,如果一味只強調(diào)鼓吹氫能,而不考慮發(fā)展其他能源形式。很可能會耽誤未來能源的轉(zhuǎn)型。并且,未來能源主力是電力,其次是可存儲的可再生能源(如光熱、水電、生物質(zhì)),然后是二甲醚、甲醇等可再生二次能源,最后才是昂貴的氫能。請立即停止使用納稅人的錢補貼原本就沒有技術(shù)優(yōu)勢的氫能。
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