首選認(rèn)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?dú)淠埽?/div>
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?/div>
想明白這兩點(diǎn),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?dú)淠苁且驗(yàn)殡娔艿拇鎯κ且粋很頭疼的問題。
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(fù)荷調(diào)整的重?fù)?dān)。因此,現(xiàn)在廣泛的觀點(diǎn)是讓氫能儲能。
按照“科技大師”和一些人的觀點(diǎn),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(shí)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(dá)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);,工業(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(dá)90%。而氫燃料電池理論上達(dá)到90%以上效率。實(shí)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(dá)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。可以解決夜晚的電力需求。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(dá)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(qiáng)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(bǔ)貼原本就沒有技術(shù)優(yōu)勢的氫能。
(責(zé)任編輯:子蕊)