“氫能社會(huì)”愿景能否成真

云賀

隨著技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域不斷取得重大進(jìn)展，當(dāng)初困擾各國(guó)政府有關(guān)氫能使用成本和清潔性的問(wèn)題正在逐步得到解決。

2015年，日本政府提出要建設(shè)“氫能社會(huì)”，更要將2020年的東京奧運(yùn)會(huì)打造成一場(chǎng)“氫能盛事”。究其原因，日本政府無(wú)疑是看中了氫能的諸多固有優(yōu)勢(shì)：來(lái)源豐富、環(huán)境友好、用途廣泛、可與電能相互轉(zhuǎn)換等。

實(shí)際上，美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家要發(fā)展氫能的聲音一直不絕于耳。美國(guó)通用汽車(chē)公司早在1974年就提出要構(gòu)建“氫經(jīng)濟(jì)社會(huì)”。2003年，美國(guó)時(shí)任總統(tǒng)小布什也曾啟動(dòng)過(guò)燃料電池汽車(chē)項(xiàng)目。然而，打造“氫能社會(huì)”并非易事，成本高、清潔性存疑等問(wèn)題一度迫使該愿景化為泡影。如今，日本政府“舊事重提”的底氣到底從何而來(lái)？

氫能推廣為何這么難？

東京2016“環(huán)保產(chǎn)品·環(huán)境與能源的未來(lái)展”上拍攝的豐田公司氫能源汽車(chē)Mirai的剖面結(jié)構(gòu)。

目前，日本政府正聯(lián)合相關(guān)企業(yè)共同推動(dòng)“氫能社會(huì)”計(jì)劃，其終極目標(biāo)是讓氫能成為國(guó)內(nèi)交通工具乃至家用設(shè)備的主要能源。

在交通領(lǐng)域，日本政府尤其看中了燃料電池汽車(chē)的應(yīng)用潛力。日本政府希望到2020年?yáng)|京奧運(yùn)會(huì)舉辦之際，場(chǎng)館間負(fù)責(zé)接送運(yùn)動(dòng)員和觀眾的擺渡車(chē)可以全部使用燃料電池。燃料電池是通過(guò)氫氧化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能的發(fā)電裝置，加注氫氣是關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。為此，日本政府正聯(lián)合豐田和工業(yè)燃?xì)饩揞^巖谷產(chǎn)業(yè)公司等，計(jì)劃到2020年在本國(guó)建設(shè)完成35座加氫站。

其實(shí)，日本并不是第一個(gè)倡導(dǎo)氫能的國(guó)家。2003年，時(shí)任美國(guó)總統(tǒng)小布什就在國(guó)內(nèi)發(fā)起過(guò)“自由車(chē)倡議”（FreedomCAR Initiative），其重點(diǎn)即為資助汽車(chē)氫動(dòng)力領(lǐng)域的研究與實(shí)踐，擺脫美國(guó)能源受制于人的困境。小布什政府為此甚至不惜動(dòng)用聯(lián)邦政府權(quán)力阻止加州推廣純電動(dòng)車(chē)的計(jì)劃。

不過(guò)，氫能計(jì)劃的推廣并非一帆風(fēng)順。美國(guó)的“自由車(chē)倡議”曾受到過(guò)諸多批評(píng)，而在奧巴馬當(dāng)政時(shí)期，美國(guó)政府甚至選擇了另起爐灶，逐步將重點(diǎn)轉(zhuǎn)向其他可再生能源領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)和推廣，氫能計(jì)劃幾乎擱淺。

另外，加拿大政府也曾在2010年大力推動(dòng)過(guò)氫能發(fā)展，還專門(mén)為溫哥華冬奧會(huì)啟用了一批氫能公交車(chē)?？捎捎谶\(yùn)營(yíng)成本太高，這些公交車(chē)已被悄然封存。

在我國(guó)，氫燃料汽車(chē)曾在北京奧運(yùn)會(huì)和上海世博會(huì)上進(jìn)行了規(guī)模示范，但其后氫能應(yīng)用實(shí)踐便走向低迷。

總的來(lái)看，各國(guó)氫能計(jì)劃觸礁的原因主要源自兩點(diǎn)：

一是成本問(wèn)題。這一直是阻礙其推廣使用的最大掣肘。無(wú)論是氫氣的生產(chǎn)和儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)，亦或是氫能相關(guān)設(shè)備建設(shè)，成本幾乎都高于傳統(tǒng)能源。特斯拉的創(chuàng)始人伊隆·馬斯克（Elon Musk）曾在2015年舉行的世界汽車(chē)業(yè)新聞大會(huì)上指出，氫氣不可以直接作為燃料使用，而復(fù)雜的制氫過(guò)程則是得不償失的選擇。

此外，建設(shè)氫氣儲(chǔ)存設(shè)備也是一筆不小的開(kāi)銷(xiāo)。例如，2014年，日本對(duì)國(guó)內(nèi)所有加氫站的補(bǔ)貼總額達(dá)到了72億日元，約合6000萬(wàn)美元。

二是清潔問(wèn)題。哈佛大學(xué)教授大衛(wèi)·基思（David Keith）及其研究團(tuán)隊(duì)曾發(fā)文質(zhì)疑氫能對(duì)環(huán)境的影響。大衛(wèi)·基思認(rèn)為，和電能一樣，生產(chǎn)氫能也是需要能源的，而氫能的環(huán)保與否完全取決于制氫方式。

從日本政府推動(dòng)氫能的路線圖來(lái)看，氫能將主要依賴進(jìn)口。其中一種可能性就是在澳大利亞以煤制氫，然后再將氫氣運(yùn)至日本。顯然，這一方法雖然有利于改善日本本土的空氣質(zhì)量，但對(duì)于全球減排事業(yè)而言卻很難產(chǎn)生積極作用。而在早前的2010年，加拿大政府為了在溫哥華冬奧會(huì)上推廣氫動(dòng)力公共交通工具，決定在魁北克完成制氫工作，之后再將氫氣運(yùn)往溫哥華供汽車(chē)使用。

無(wú)論是從澳大利亞到東京，還是從魁北克到溫哥華，在長(zhǎng)途運(yùn)輸過(guò)程中都難免產(chǎn)生二氧化碳排放量，而這無(wú)疑會(huì)抵消氫能源清潔環(huán)保的優(yōu)勢(shì)。此外，由于氫氣必須儲(chǔ)存在高壓或低溫環(huán)境下，苛刻的儲(chǔ)氫條件也伴隨著高能耗。

為未來(lái)投資

雖然美國(guó)等發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體的“氫能計(jì)劃”曾一度頻臨破產(chǎn)，但自2014年以來(lái)，各國(guó)構(gòu)建“氫能社會(huì)”的愿景卻呈現(xiàn)出卷土重來(lái)的態(tài)勢(shì)。

政府層面，日本無(wú)疑是當(dāng)今全球最為積極的推動(dòng)者。日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省下設(shè)的資源能源廳于2014年發(fā)布《氫能與燃料電池戰(zhàn)略路線圖》，為該領(lǐng)域的發(fā)展制定了“三步走”計(jì)劃，并提出到2030年，日本的氫能相關(guān)產(chǎn)業(yè)要達(dá)到1萬(wàn)億日元（約合88億美元）的規(guī)模。

美國(guó)政府也開(kāi)始從國(guó)家層面重拾十四年前的氫能計(jì)劃。2015年底，美國(guó)能源局向美國(guó)國(guó)會(huì)提交了《2015年美國(guó)燃料電池和氫能技術(shù)發(fā)展報(bào)告》，肯定了未來(lái)氫能市場(chǎng)的發(fā)展?jié)摿?，并決定投資3000萬(wàn)美元用于發(fā)展先進(jìn)氫能與燃料電池技術(shù)。

在我國(guó)，《中國(guó)制造2025》、《“十三五”國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》等明確提出，要系統(tǒng)推進(jìn)燃料電池汽車(chē)的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化。

從市場(chǎng)實(shí)踐層面來(lái)看，汽車(chē)產(chǎn)業(yè)成為全球氫能技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的“領(lǐng)頭羊”。2015年初，全球第一款量產(chǎn)的氫燃料電池汽車(chē)——豐田Mirai于日本正式上市，并于同年敲開(kāi)了美國(guó)汽車(chē)市場(chǎng)的大門(mén)。

事實(shí)上，各國(guó)選擇重啟氫能計(jì)劃的主要原因在于，隨著技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域不斷取得重大進(jìn)展，當(dāng)初困擾各國(guó)政府有關(guān)氫能使用成本和清潔性的問(wèn)題正在逐步得到解決。美國(guó)能源部燃料電池技術(shù)辦公室提供的數(shù)據(jù)顯示，與2006年相比，如今燃料電池的成本降低了50%以上，而電池的耐久性卻翻了兩番。

另一方面，制氫技術(shù)的不斷更新正在改變“氫能不環(huán)?！钡木置?。例如，日本大阪市立大學(xué)和富士化工目前已經(jīng)聯(lián)合開(kāi)發(fā)出利用廢紙屑等垃圾、通過(guò)光合作用制氫的技術(shù)。

此外，從日本政府打造“氫能社會(huì)”的路線和經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)規(guī)模、加快產(chǎn)品投入市場(chǎng)被放在了與技術(shù)攻關(guān)幾乎同等重要的位置上。日本政府相信，只有通過(guò)規(guī)?；a(chǎn)和盡早經(jīng)受市場(chǎng)檢驗(yàn)，才能不斷降低相關(guān)技術(shù)成本，并培育民眾對(duì)于氫能的使用習(xí)慣。例如，日本政府計(jì)劃在2030年之前將國(guó)內(nèi)的燃料電池汽車(chē)增加到80萬(wàn)輛;早在2009年，日本就通過(guò)政府為使用者提供大量補(bǔ)貼，將家用燃料電池系統(tǒng)引入市場(chǎng)。

更重要的是，在當(dāng)前全球減排壓力倍增、城市污染不斷沖擊人們承受底線的情況下，各國(guó)政府都將氫能視為“未來(lái)能源”。例如，美國(guó)獨(dú)立智庫(kù)New America的研究人員李維·蒂爾曼（Levi Tillemann）提出：誰(shuí)都不能確定哪一種能源技術(shù)將會(huì)成為最佳解決方案。更何況，在目前的技術(shù)水平下，所有的可再生資源選項(xiàng)都并非完美。

這意味著，雖然氫能在制取和使用環(huán)節(jié)還存在種種問(wèn)題，政府和企業(yè)卻不能放棄對(duì)于其未來(lái)潛力的投資和不斷探索。