氢能的潜力"

日期:2023-12-04 18:15:20 / 人气:224


如果你在德国斯图加特的城市大道,不要害怕去看看博世的旗舰工厂。在这里,过去和未来的区别一目了然。
在左手边,您会看到一条生产高压柴油泵的装配线。在这家工厂114年的历史中,高压柴油泵一直是主要产品。
右手边是一条短走廊,通往博世今年6月开始生产氢燃料电池电源模块的区域。同样在这座大楼里,世界上最大的供应商正在组装电解槽组件的原型,这是一种用于制造绿色氢气的工业设备,计划在三年内量产。
“博世非常了解氢气生产,”该公司董事会主席Stefan Hartung说。“博世在氢的帮助下成长。”
到2026年,博世将在氢能技术领域投资26亿欧元,这凸显了氢能作为一种可行的清洁能源在全球日益增长的前景。
博世斯图加特附近一家工厂的工人正在组装燃料电池模块。该模块将在Nikola Tre燃料电池半挂车上首次亮相▼
丰田、宝马、戴姆勒卡车等多家公司看好氢燃料电池和氢能源发动机作为实现交通脱碳的手段。这两种应用模式的副产品是水。
博世预测,到2030年,氢能技术的收入将超过50亿欧元。此外,根据咨询公司麦肯锡5月份的一份报告,到2030年,将有2930亿美元的投资推动超过1040个氢相关项目。
极光能源研究公司(Aurora Energy Research)的分析师在10月份写道,建设氢能地图的热潮类似于19世纪全球铁路网的建设。
最丰富的元素
氢是世界上最丰富的元素,它的提取只需要简单的化学反应,不需要获取电池原料所需的辛苦开采,也没有传统化石燃料带来的地缘政治问题。
这对欧盟很有吸引力。俄罗斯与乌克兰爆发冲突后,欧盟试图摆脱对俄罗斯石油的依赖。2022年,欧盟实施“再发电”计划,目标是到2023年底生产1000万吨可再生氢,同时减少1000万吨进口氢。
氢在促进能源独立方面的作用与其在防止气候变化方面的潜力不谋而合。根据国际能源署的数据,交通运输部门约占全球碳排放量的25%,交通运输业91%的能源依赖于石油。
氢能是减少化石燃料使用的关键。根据全球咨询公司Gartner 1月份发布的报告,到2030年,氢将成为G20国家中增长最快的能源资源。
报告作者写道:“人们对氢气的兴趣在20世纪末达到顶峰,随后逐渐消退,但现在这种兴趣又回来了。”
宝马在慕尼黑国际车展上展出的IX5氢动力原型车。作为试点项目的一部分,该公司已经向客户提供了大约80辆这样的汽车
在交通工具的应用上,氢比纯电动汽车更有优势。丰田氢动力总成和燃料电池业务部门负责人Stephan Herbst表示,氢的能量密度是当前标准锂离子电池的7倍。
沉重的电池可能会阻碍有效载荷,这是商用车运行中的重要考虑因素,氢罐的重量非常小。车主不需要充电基础设施。电动汽车的电池充电需要几个小时,而燃料电池只需要3到4分钟。
宝马氢技术项目负责人于尔根·古尔德纳(Juergen Guldner)说:“我不必仅仅为了给电池充电而喝20分钟的咖啡。”
氢的痛点
然而,几十年来,氢能的推广遇到了很多障碍。
能带来环境效益的前提是必须用可再生能源生产,目前还没有实现。Gartner发现,目前,96%的氢气生产是通过蒸汽甲烷转化,这是一个依赖化石燃料的过程。
与汽油和柴油相比,氢气的价格仍然非常昂贵。根据国际清洁运输理事会的数据,目前氢气的价格约为每公斤11欧元。根据麦肯锡5月份的报告,尽管预计这一价格会下降,但成本最低和最高的地区之间仍将有15倍的差距。
嘉宾和合作伙伴齐聚德国Hovertin新加氢站开业仪式。加氢站在运营初期每天将为10辆公交车和卡车提供高达300公斤的氢气▼
然而,最大的挑战是在整个新生的生态系统中建立信心和承诺。
如果潜在车主连加氢站都找不到,汽车制造商就不愿意造车。同样,如果没有客户,氢气生产商也不愿意加大力度。
“如果你连客户都没有,没人会给你钱。”赫布斯特说。
目前,各国政府正在解决这一问题。
今年7月,德国更新了国家氢能战略,预计到2030年,氢能需求将增加到95-130 TWh。这一数字是2020年制定的战略中预期的两倍。
同月,欧盟颁布了一项名为《替代燃料基础设施条例》的法律。这一规定需要强大的充电桩和加氢站网络。
关于加氢站,条例制定了蓝图,即在欧盟主要高速公路上每隔200公里建设一个加氢站,为乘用车和卡车提供服务。
根据总部设在布鲁塞尔的氢理事会,全欧洲大约有275个加氢站在运行。到2030年,新法规将把这一数字增加到650。
燃料电池和电解槽的催化剂制造商Pajarito Powder的首席执行官汤姆·斯蒂芬森(Tom Stephenson)表示,这足以满足大量用户的需求,解决电池寿命的焦虑。
虽然氢在卡车领域的潜力被讨论得最多,但宝马和丰田认为乘用车的潜力不容忽视。
这两家公司已经合作开发燃料电池十年了。2023年,宝马在全球主要市场部署了由约80辆iX5氢动力跨界车组成的测试车队,为2030年量产做准备。
丰田在出租车车队中部署了Mirai未来组合燃料电池汽车。目前柏林约有115台Mirai未来组合可供优步使用,计划增加到200台。汉堡已经部署了30辆汽车,巴黎计划部署500辆Mirai未来组合汽车。
归根结底,这些只是宏大愿景的一小部分。丰田高管今年7月表示,他们希望到2030年在欧洲销售20万辆氢动力汽车和卡车。
Mirai未来组合仍然是这些计划的基石。“乘用车对扩大规模至关重要,”赫布斯特说。
尽管如此,在地面运输应用方面,卡车制造商及其供应商仍然对氢充满热情。博世预测,2030年售出的重型卡车中将有20%使用氢燃料。该公司的燃料电池模块将首次为尼古拉的半挂车提供动力。
博世燃料电池运输解决方案业务高级副总裁Thomas Wintrich表示,“燃料电池的优势众所周知。突破性的进步会体现在成熟上。”
一切才刚刚开始。
小小的进步看似微不足道,其实大有用处。
9月初一个阳光明媚的早晨,慕尼黑东南约20公里处的巴伐利亚小镇霍福尔丁(Hofolding)新建了一座加氢站。
加氢站开始每天为慕尼黑和埃伯斯堡的10辆Solaris燃料电池公交车提供燃料。很快,每天可以为25辆卡车或公共汽车加油。
巴伐利亚州的经济、交通和能源官员称赞霍丁站是服务全德国和全欧洲的典范。
与电动汽车相比,氢气运行的一个新奇之处体现了它的多功能性。该站不使用固定的储氢装置,而是使用移动拖车将电解槽中产生的绿氢装满,然后运送到这里来替换使用过的拖车。
据该项目的合作伙伴之一HY2B Wasserstoff介绍,每辆拖车可以携带1250公斤氢气,相当于695辆中型电动汽车充满电所需的能量。如果卡车和公共汽车依靠电池作为燃料,在农村地区很难找到足够的电力。
Gouldner说:如果两辆卡车、两辆公共汽车和汽车想要充电,那么任何服务区都需要配备20兆瓦或30兆瓦的电力。
这只是电网面临的挑战的一部分。
诸如太阳能和风能的可再生能源根据天气条件提供间歇能量。这种不可预测性已经困扰了电网的稳定性,尤其是当可再生能源提供的电力份额正在增加时。
博世计划大规模生产电池组,这种电池组利用电力将水分离成氢气和氧气。渲染图描绘了一个由风能供电的电解池
氢气再次提供了一种解决方案。当太阳能和风能可用时,它们可以为电解槽提供电力,电解槽可以产生氢气。然后角色互换,氢气可以储存起来,在可再生能源不足的时候用来给电网供电。
参与Hofolding项目的移动工程公司Hynergy的总经理托比亚斯·布鲁纳(Tobias Brunner)说:“氢对于可再生能源系统的概念来说是必要的。”
前宝马高管布鲁纳认为,交通运输将是第一个大规模采用氢能源的行业,部分原因是他预计总拥有成本将很快与柴油竞争。
成为先行者可能为传统运输公司(如汽车制造商和供应商)提供重塑自我和加入新能源生态系统的机会。
一些公司正在努力成为先锋。
丰田与其Woven Planet子公司合作开发了保温杯大小的便携式储氢罐,为家用电器供电。通用汽车成立了一个通用能源部门,将Ultium电池平台用于家庭储氢应用。博世正在推出氢生态系统各个方面的产品,包括生产、储存、分销和使用。
燃料电池模块只是一个开始,目前正在费尔巴哈开发原型的电解池模块也是如此。
博世预测,电解市场的年增长率将高达60%,增速最快的是欧洲。到2030年,该公司预计全球市场将达到152亿欧元。博世的温特里奇说:“这是一个超大规模的市场,而这只是起点。”"

作者:风暴注册登录平台




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