用氢驾驶——空气和水如何为清洁的交通系统提供动力
在伯明翰郊区的一个小型工业单位 - 一家名为 Chad Valley 的公司曾经制造玩具 - 一小群技术人员现在正在制造氢燃料电池。
利用宇宙中最丰富的元素来生产能量的想法已经存在了两百多年,但我们目前的能源系统迫切需要脱碳,这意味着它作为主流能源的时代可能终于到来了。
Adelan Technologies 的首席执行官 Michaela Kendall 博士说:“这是一个非常令人兴奋的点,因为人们突然发现了它。我们真的发现了它。人们正在寻求使用氢来使能源基础设施脱碳。
“而且它以许多不同的方式发生。因此,人们普遍对氢、燃料的使用和技术的使用充满热情。
“脱碳加速了人们对清洁能源的兴趣。我们已经看到太阳能在商业上是可行的,而且价格的下降使风能继续下降,同样的电池正在成为可以放在任何地方的技术。
“所以我认为人们现在正在寻找另一种类型的技术来添加到该技术套件中,如果你愿意,燃料电池符合要求。所以燃料电池是这种硬件,氢是燃料或燃料之一,也可以不提供碳。”
Michaela 带我们去了英国十几个加氢站之一。她开着一辆丰田 Mirai——一种用氢燃料电池发电的汽车。
它的工作原理是吸收氢原子与空气中的氧结合时产生的电荷。汽车后部排出的废气是H20——纯水。
现代、本田和梅赛德斯已经开始提供由氢燃料电池驱动的汽车——主要是租赁合同。德国的价格约为 60,000 欧元。
用氢气加满油箱就像加满汽油一样 - 简单快捷。伯明翰站的氢气是在现场使用隔壁垃圾焚烧炉的电力将水分解成氢气和氧气的。氧气还用于工业和卫生服务用途。
但下一步是从风能或水力等清洁能源中制造氢气——被称为绿色氢气。通过这种方式,可以在需要时储存能量,这是仅靠可再生能源无法做到的。
这就是为什么大型化工公司有兴趣将他们现有的工厂与风电场连接起来生产氢气,而石油公司可以通过他们现有的前院出售氢气。
“我们认为氢气真的可以成为一种解决方案,因为你可以像今天的普通汽油一样为氢气提供燃料,”比利时工程师 Wouter Bleukx 说,他是英国化学品和工程跨国公司 Ineos 的氢气业务部门经理。
“而且,你的行驶距离比电池长得多。未来可能会出现什么问题——如果每个人都使用电池,并且每个人都在家中为他们的汽车充电,那么电网根本无法应对所有这些能源需求。因此氢可能是一个非常有效的替代品。”
我们在一辆使用氢燃料电池的现代乘用车前见面,但他告诉我商用车,尤其是重型卡车,将成为广泛使用氢的先驱。
“我们认为它可能会更多地从商业运输开始。所以目前,我们认为我们应该投资重型卡车、公共汽车、垃圾车和出租车——以建立大规模。然后我们可以建立加油站在这些公共汽车和出租车工作的站点。
“然后在下一阶段,我们认为一旦该国的(加油)基础设施得到发展,乘用车将随之而来。
尽管一些卡车制造商正在试验电池供电的卡车——主要依靠沿主要高速公路路线的架空电线,而不是像有轨电车——Bleukx 认为氢燃料电池技术更实用。
“如果你在卡车上使用电池,电池会太重,占用太多空间,减少卡车的有效载荷。这就是为什么我们现在看到很多发展,例如在挪威,但也在世界其他国家,我们看到正在开发氢卡车。”
他还指出了污染最严重的运输方式之一——航运:“我们看到小型驳船,在那里普通柴油发动机被燃料电池和氢气取代,但大型海上船只将在未来驾驶或将使用氢气航行。也许“不是氢本身,而是由绿色氢生产的绿色氨。所以这个世界发生了很多变化,从柴油转向氢或氨的替代品。”
德国拥有欧洲所有 200 个左右的加氢站中的一半左右:法国拥有增长最快的加氢站网络。
在美国,加利福尼亚州正在通过推出加油站网络引领氢燃料电池的发展。
在全球范围内,日本是氢基础设施推广的领导者。欧盟设定了一个十年末的目标,即在欧洲的主要高速公路干线上每 150 公里建立一个加氢站——所谓的 TEN-T 网络。在爱尔兰,这意味着高速公路通过都柏林连接科克和贝尔法斯特。
日本和德国正在深入推进氢作为运输解决方案的战略原因:
中国——世界上最大的汽车制造商和市场——现在控制着全球大约三分之二的制造电池所需的金属和化学品供应。
将所有运输能源鸡蛋放入电池车篮子意味着增加对中国的依赖:氢能源运输系统提供了更多的战略自主权和选择。
欧盟去年制定了一项影响深远的氢战略,这是欧盟绿色协议工业战略的一部分,以实现经济脱碳,并得到了名为 Covid Recovery Fund 的大规模投资计划的资金支持。
目的是将气候变化问题转化为产业更新的契机。英国政府在夏天制定了自己的氢政策。
在德国,法国工程公司阿尔斯通正在测试一种以氢为动力的火车——一种取代柴油发动机的燃料电池,无需架空电缆即可提供安静、清洁的电动火车动力。空中客车公司承诺在大约 15 年内使用氢动力飞机。
不仅仅是使用燃料电池的车辆——高速铁路线的施工办公室、高速公路的临时标志——甚至一架无人机也使用了伯明翰阿德兰的燃料电池。
“例如,我不明白建筑行业会如此热衷于使用燃料电池。但他们确实需要它们。在汽车中,我们开始看到氢燃料汽车。
“我开着一辆氢气车——这是现在路上的一种产品。你可以在(家庭供暖公司)Worcester Bosch 看到它们制造氢气锅炉,你可以开始在不同部门、不同经济领域看到这些产品以及氢和其他燃料,如生物燃料,也正在悄悄进入,”Michaela Kendall 说。
如果过去十年交通运输都与电池有关,那么未来十年可能都与氢有关。