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分析:仅研发氢能将耽误能源的未来

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-06-01 09:15:50   来源:新能源网  编辑:全球新能源网  浏览次数:843


在相关一文中,文字记录了某位国家战略科学家对于氢能源的看法。怀着崇拜的心情认认真真看完。对于这么“科技大师”的大家之言。深感不安。为何不安?

我们先简要提取该大师的观点:

1:氢能将在移动式发电、如汽车、飞机等交通工具能源应用场景中出现颠覆性应用。

2:掌握应用氢能的规律后,氢能是足够安全的。比汽油还安全。

3:  建立氢能利用体系就能解决雾霾问题。

4:氢能在美国、日本、韩国都有在前期萌芽阶段,尽管氢能在这些国家能源比重不到万分之一,“科技大师”认为这些国家的氢能利用是先进的,做了大贡献。中国国家战略重视,地方落实到位,干劲十足。

5:我国氢能产业如何突破?A、推进氢能全产业链发展,布局氢能产业示范区。B、建立氢能国家重大专项,开创氢能重卡时代。C、充分利用废弃电力,降低制氢成本。

上面的观点中,氢能是雾霾终结者的结论非常正确,然而也没有用处。2013年,从雾霾问题开始被重视开始,如北京等地方的雾霾问题5年多来得到缓解,跟氢能一点关系都没有,以后可能也没有。

氢能是最安全,比汽油还安全的。这就好比说氢弹杀人时比子弹带给人痛苦更少的,更人道。因为氢弹的爆发几乎是瞬间的,痛苦还没传到大脑就已经灰飞烟灭了。氢气比汽油更容易着火,火势蔓延更严重。氢气一旦泄露,必定会造成燃烧或爆炸。汽油碰撞发生泄露还不一定能着火。“科技大师”却把这个当成最优点,如此颠倒黑白?难道这是给发展氢能的获益阶层代言广告吗?

这位科技官员对如何发展氢能的建议是中肯、有度和合理的。

然而,我们就不该大力推广氢能,氢能在未来只是作为补充能源,非主体能源。

当前媒体报道和部分科学家的观点中,把氢能当成未来能源,甚至是未来唯一清洁能源。是一种非常错误的想法、认识。尽管有诸多的反对声音,却被已经失去理性思维的狂热随大流而湮没。

如果跳出这个人云亦云的假大流?

首选认清楚,未来我们需要的是什么?我们需要的是能源。比如电力、石油和煤炭等等形式的能源。而电力是最佳的能源形式。 如果有足够多的电力,为什么还要氢能?

其次想清楚,能源从哪里来?按2018年BP公司能源年鉴,已探明储量的石油天然气煤炭按当前消耗速度,石油储量仅仅够用50年、天然气够用50.2年,煤炭够用134年。当50后,石油天然气耗尽,煤炭的消耗速度将加剧。也就是说,如果没有更多商业开采探明储量。化石能源工业将在百年内消失。未来我们能源的源头只有太阳能、核能和地热。

想明白这两点,你会发现未来能源中,氢能就是一个捡回来的孩子。氢能如电能一样,是一个二次能源。当前,大部分能源已经电力化了。当交通工具电动化完成后,电能才是未来的主要二次能源。氢能占比会非常低。其所以需要氢能是因为电能的存储是一个很头疼的问题。

先看一下2018电能中火电、水电、核电、风电分别占比75.08%、13.15%、4.17%、6.1%。

图 1 2018年电力占比

当前光伏发电占比还不到1%,但可以预见未来30年内,光伏发电电量将取代火电。光伏发电度电成本低于火电,但没有阳光就没有电力,电能需要存储。如果光伏发电电量占比超过75%。那么水电、核电将无法承担储能和负荷调整的重担。因此,现在广泛的观点是让氢能储能。

 按照“科技大师”和一些人的观点,是让电能去水解氢,然后存储起来,再用燃料电池发电。其实氢的来源有两个。一种是从C-H键断裂,主要从烃类物质(石油,天然气、生物质等)提取,另一种是从O-H键断裂入手制氢,主要为水分解和电解。水裂解制氢是最直接的方法,但是研究表明需要2500K以上水的分解才比较明显,考虑材料耐高温及氢氧分离技术限制,水直接分解目前技术上不可行。电解则是较为可行的办法。当然还有多达300多种途径的太阳能化学制氢。这两种获得氢,作为存储能量介质要么效率低下。

 当前规模化,工业化的高温电解产氢效率为75%,美国通用公司SPE法效率甚至高达90%。而氢燃料电池理论上达到90%以上效率。实际在60~80%之间。也就是说如果让氢能作为储能,最高理论效率有可能达到80%,当前较佳技术效率典型值45%左右。抛开昂贵的电解设备、氢燃料电池和储能器具。这个效率应该不低了。

然而,即便从效率转换来说,氢能仍不是最佳的储能介质。在作者所写相关一文中,提出了一个更有效的储能方法。该方法如下图

图 2 太阳能利用lightyear系统图示

图2 中,生物经过厌氧发酵得到沼渣碳、沼气和沼液。沼液作为肥料回归耕地。沼渣碳和沼气里的二氧化碳在太阳能聚光光热条件反应生成一氧化碳,和通过光伏电解水得到的氢气生成二甲醚、甲醇。二甲醚、甲醇再通过LY混动车发电,或者燃料电池发电。这样的系统的“STS”效率比氢能更高(“STS”即solar to service。即太阳能转换为服务人们生产生活的有用功)。

在这个系统中,太阳能在聚光光热生产一氧化碳过程中,已经被有效储存。可以解决夜晚的电力需求。二氧化碳和碳生产一氧化碳过程也储存了一部分太阳能。再变成二甲醚、甲醇等可以长时间存储的介质,储存器具也比氢能要求低。

这样的系统,效率最高会是多少呢?目前没有工程数据,按照光热发电年效率可高达19%来评估,光热储能肯定比氢能要好,而移动能源中二甲醚、甲醇也同样比氢能好。(相关论述见作者相关文章)。

基于上面的原因,如果一味只强调鼓吹氢能,而不考虑发展其他能源形式。很可能会耽误未来能源的转型。并且,未来能源主力是电力,其次是可存储的可再生能源(如光热、水电、生物质),然后是二甲醚、甲醇等可再生二次能源,最后才是昂贵的氢能。请立即停止使用纳税人的钱补贴原本就没有技术优势的氢能。

 
关键词: 太阳能 光伏 核电

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