地球知識(shí)局
文字 | 緋紅之豬
制圖 | 果栗乘 校對(duì) | 朝乾 編輯 | 果栗乘
眾所周知，中國(guó)在電動(dòng)車領(lǐng)域碾壓日本，但日本也有自己以為的大招，那就是曾被寄予厚望的氫能源汽車。
早在當(dāng)年路線之爭(zhēng)的時(shí)候，日本就壟斷了氫能汽車的技術(shù)與產(chǎn)業(yè)鏈，但僅僅十年時(shí)間，中國(guó)在這個(gè)日本幾乎獨(dú)門壟斷的領(lǐng)域也開始發(fā)力。
雖然日本的技術(shù)仍然領(lǐng)先，但是受限于市場(chǎng)體量和應(yīng)用，在氫能源汽車的實(shí)際應(yīng)用上其實(shí)遙遙落后于我國(guó)。
以加氫站的建設(shè)為例，日本截至2023年底僅建成166座加氫站，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于預(yù)期。加氫難問題，成為制約日本氫能源汽車發(fā)展的瓶頸。
加氫站分布比較集中，且大多分布在大城市周圍▼
歐美日韓強(qiáng)推氫能源，卻讓消費(fèi)者買單的做法，被現(xiàn)實(shí)無(wú)情打臉。根據(jù)日本汽車經(jīng)銷商協(xié)會(huì)（JADA）數(shù)據(jù)，24年日本氫能源乘用車銷量?jī)H有697輛。
相比之下，中國(guó)卻選擇了一條“悶聲發(fā)大財(cái)”的路子，以大巴、卡車為代表的商用車作為試點(diǎn)先行。到2023年，中國(guó)氫能源汽車銷量約5800輛，占全球總銷量近4成，悄咪咪地來(lái)到世界第一。
為什么是重卡？
這兩年，中國(guó)新能源汽車大殺四方，市場(chǎng)卷得昏天黑地。不過在一個(gè)細(xì)分領(lǐng)域，新能源汽車卻依舊難以撼動(dòng)燃油車，那就是重卡。
原因也不難理解，重卡做純電版，電耗實(shí)在太高。為了保證續(xù)航，必須配備超大電池能量的動(dòng)力電池。不僅充電巨慢，還會(huì)顯著增加車重與電耗，最終變成面多加水、水多加面的困境。
用氫燃料電池重卡逐漸取代燃油重卡，不僅沒有上述痛點(diǎn)，好處更是多多：重卡的行程軌跡固定，便于以高速公路的節(jié)點(diǎn)建設(shè)加氫站，形成“由點(diǎn)到線”的覆蓋。
去年，中石化建成了橫跨京津冀魯蘇滬的“京滬氫能交通走廊”，兩輛49噸氫能重卡從北京出發(fā)，經(jīng)過53小時(shí)、1500公里的旅途，成功抵達(dá)上海。
京滬氫能走廊也是目前全球最長(zhǎng)的氫能走廊
（圖：中國(guó)石化）▼
這是我國(guó)首次長(zhǎng)距離、跨區(qū)域的氫能源汽車運(yùn)輸測(cè)試，此前還已建成了京津、成渝、滬嘉甬、濟(jì)青和漢宜高速的氫能交通走廊。
另一個(gè)好處是在環(huán)保上：重卡一直是二氧化碳與各種污染物的排放大戶，1輛49噸柴油重卡的碳排放就相當(dāng)于40輛燃油小轎車。
截至21年，我國(guó)3億汽車保有量中，重卡以850萬(wàn)輛的小體量，就占到全部二氧化碳排放量的一半。重卡領(lǐng)域普及氫能源，對(duì)我國(guó)的減碳計(jì)劃起到立竿見影的效果。
前面提到日本推廣氫能源汽車撲街，最關(guān)鍵的還是車貴、加氫難。而我國(guó)的解決之道是對(duì)購(gòu)買氫能源重卡、建設(shè)加氫站、加氫以及高速費(fèi)進(jìn)行補(bǔ)貼或減免。
以某國(guó)產(chǎn)品牌49噸重卡為例，柴油版售價(jià)40~50萬(wàn)元、純電版近百萬(wàn)，而氫能源版本則高達(dá)150萬(wàn)。
但國(guó)家與各地方政府的補(bǔ)貼額度相加近110萬(wàn)元，這樣一來(lái)，氫能源重卡的實(shí)際價(jià)格已基本與燃油版持平。
除了買車，高速費(fèi)也是重卡TCO（全生命周期擁有成本）的大頭。目前，已有陜西、山東、吉林、四川和內(nèi)蒙古鄂爾多斯等地免除氫能源重卡高速費(fèi)。
其實(shí)有些地區(qū)不僅對(duì)氫能源重卡免高速費(fèi)
還有購(gòu)車補(bǔ)貼算下來(lái)更便宜▼
加氫這塊也有相應(yīng)補(bǔ)貼，一般來(lái)說，跑同等距離下加氫費(fèi)用是柴油的2~3倍，補(bǔ)貼的目的則是盡可能讓兩者相當(dāng)，吸引用戶換車。
氫氣是你不似你
氫能源汽車加氫貴，除了加氫站建設(shè)費(fèi)用高外，主要是制氫、運(yùn)氫、儲(chǔ)氫的成本目前還很高。
氫氣密度實(shí)在太低，一輛20兆帕的長(zhǎng)管運(yùn)氫車只能運(yùn)約350公斤氫氣，跑一百公里光運(yùn)輸成本就高達(dá)10元/千克。隨著距離增加，運(yùn)輸成本將顯著上升。
給氫氣降溫液化，密度高了一次運(yùn)輸?shù)牧坎痪痛罅藛?？問題是氫氣的沸點(diǎn)僅為-253℃，需要設(shè)計(jì)復(fù)雜的絕熱系統(tǒng)儲(chǔ)存，成本依然很高。
針對(duì)運(yùn)氫的諸多痛點(diǎn)，我國(guó)同時(shí)搞了好幾條低成本運(yùn)氫路線，其中一條是先制氫氣，再把氫氣做成氨氣。氨氣液化運(yùn)輸?shù)郊託湔竞螅F(xiàn)場(chǎng)高溫催化制成氫氣與氮?dú)獾幕旌蠚狻?/p>
相比氫氣，氨氣在運(yùn)輸上的優(yōu)勢(shì)太多了：液氨安全不容易泄漏、常溫下加壓即可液化，用普通的鋼瓶就能大量運(yùn)輸。作為重要化工原料，氨氣已被廣泛用于化肥、化纖、軍事等領(lǐng)域，我國(guó)的產(chǎn)能極為龐大。
22年9月，我國(guó)首座“氨現(xiàn)場(chǎng)制氫加氫一體站”在福建福州市長(zhǎng)樂區(qū)建成，實(shí)現(xiàn)了氫氣現(xiàn)加現(xiàn)做。一輛氫能源巴士10分鐘就能加好氫氣，續(xù)航400多公里。如果這個(gè)技術(shù)成熟能鋪開全國(guó)，我國(guó)氫能源汽車的發(fā)展又能上一個(gè)新臺(tái)階。
以氨作為氫氣的儲(chǔ)能載體
通過氨在線制氫、分離純化、升壓加注
（圖：紫金礦業(yè)）▼
另一條路線是固態(tài)儲(chǔ)氫，即用易得的金屬鎂與氫氣反應(yīng)生成二氫化鎂。二氫化鎂是可以在常溫常壓下運(yùn)輸，加熱到400℃后即分解生成氫氣。
二氫化鎂在儲(chǔ)氫方面最大的優(yōu)勢(shì)，是每立方米可儲(chǔ)氫高達(dá)110千克，且制氫后剩余的鎂還能重復(fù)利用。我國(guó)是一個(gè)產(chǎn)鎂大國(guó)，24年原鎂產(chǎn)能高達(dá)136萬(wàn)噸，獨(dú)占全球原鎂產(chǎn)能的近80%。
早在23年，上海交大氫科學(xué)中心牽頭研發(fā)了一種40尺集裝箱大小的鎂基固態(tài)儲(chǔ)運(yùn)氫裝置，單次最多能運(yùn)1噸的氫氣，是主流20兆帕長(zhǎng)管運(yùn)輸車的近3倍。
鎂基固態(tài)儲(chǔ)氫反應(yīng)過程簡(jiǎn)單
無(wú)三害物質(zhì)產(chǎn)生
可回收且對(duì)環(huán)境友好▼
前面提到，把氫氣裝管子里用車運(yùn)成本太高，但是鋪設(shè)更大、更長(zhǎng)的管子運(yùn)氫，成本一下就降下來(lái)了，這就是管道輸氫。
目前我國(guó)正在搞“西氫東送”，即用西部地區(qū)豐富的風(fēng)電、水電、光伏等可再生能源制氫，再通過管道輸送到用氫量大的東部地區(qū)。
23年4月，我國(guó)首條“西氫東送”管道開工，這條從內(nèi)蒙古烏蘭察布到北京、全長(zhǎng)400余公里的管道建成后，將擁有10萬(wàn)噸/年的運(yùn)力。
巴陵—長(zhǎng)嶺氫氣輸送管線
是目前國(guó)內(nèi)已建成的最長(zhǎng)氫氣輸送管線
（圖：中國(guó)石化）▼
這條管道更大的意義在于環(huán)保：當(dāng)前，京津冀地區(qū)主要使用化石能源制氫，也就是所謂的“灰氫”、“藍(lán)氫”，還是不夠環(huán)保。
內(nèi)蒙古得天獨(dú)厚的風(fēng)、光資源，非常有利于生產(chǎn)環(huán)保的“綠氫”，再輸送到京津冀地區(qū)，構(gòu)建從制氫到用氫的完整產(chǎn)業(yè)鏈。
內(nèi)蒙古烏蘭察布市輝騰錫勒草原上的能源基地
（圖：圖蟲創(chuàng)意）▼
氫能源，我們必須要搞
我國(guó)致力于氫能源發(fā)展，歸根結(jié)底是為了降低碳排放，實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”、“碳中和”目標(biāo)，在可預(yù)見的未來(lái)徹底扭轉(zhuǎn)以化石能源為主的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，變?yōu)榭稍偕茉礊橹鳌?/p>
數(shù)據(jù)顯示，能源活動(dòng)是我國(guó)的主要碳排放來(lái)源，其中能源工業(yè)、制造業(yè)與建筑業(yè)以及交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域的燃料燃燒，制造了絕大部分碳排放。
比如水泥行業(yè)是我國(guó)的碳排放大戶，占全國(guó)碳排放量約13%。水泥在熟料煅燒環(huán)節(jié)需要靠燃料燃燒提供熱量，目前的燃料主要還是煤炭。如果使用可再生的氫能源，則能顯著降低水泥行業(yè)的碳排放。
氫能源還可以使我國(guó)逐步降低對(duì)進(jìn)口化石能源的依賴，實(shí)現(xiàn)能源自主。24年前十個(gè)月，我國(guó)進(jìn)口原油45710萬(wàn)噸，花費(fèi)外匯高達(dá)2724.2億美元。
從2019年以來(lái)
我國(guó)每年進(jìn)口原油都在5億噸以上▼
花外匯多是一回事，再加上進(jìn)口的原油80%都走馬六甲海峽運(yùn)輸。這已經(jīng)不是把雞蛋放在一個(gè)籃子里，這是整個(gè)雞窩都在一個(gè)籃子里了。
大力發(fā)展氫能源，還可以徹底重塑我國(guó)的電力系統(tǒng)，有效利用可再生能源發(fā)出的電力，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的清潔化。
24年，我國(guó)水電、核電、風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)量持續(xù)增長(zhǎng)，但傳統(tǒng)碳排放大戶火電還占據(jù)小一半的比例。
中國(guó)能源結(jié)構(gòu)正在向清潔能源加速轉(zhuǎn)型▼
因?yàn)轱L(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電都有先天的問題，簡(jiǎn)單說就是“旱的旱死、澇的澇死”，存在隨機(jī)間歇性。這種隨機(jī)性、間歇性會(huì)對(duì)現(xiàn)有電網(wǎng)造成沖擊，增加電網(wǎng)調(diào)峰難度。
現(xiàn)在有了氫能源，風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電的先天不足就有了解決方案：用風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)出的電水解制備“綠氫”，經(jīng)儲(chǔ)存和輸送后用于發(fā)電接入電網(wǎng)。
這兩年，我國(guó)在烏蘭察布、鄂爾多斯、巴林左旗等地，利用當(dāng)?shù)刎S富的風(fēng)力、太陽(yáng)能資源，上馬了一批風(fēng)光電制綠氫項(xiàng)目，其實(shí)就是這個(gè)邏輯。
內(nèi)蒙古達(dá)茂旗天然氣摻燒綠氫示范項(xiàng)目
（圖：中國(guó)華電）▼
以氫能源為代表的能源轉(zhuǎn)型，注定會(huì)是一條艱辛伴隨著陣痛的道路，但我們必須要搞。從經(jīng)濟(jì)角度，氫能源產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)，制、運(yùn)、儲(chǔ)和用等諸多環(huán)節(jié)將會(huì)帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，成為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。
氫能源可以說是一個(gè)新的賽道，賽道上的玩家也基本都在同一個(gè)起跑線上，我國(guó)持續(xù)投入有助于保持技術(shù)優(yōu)勢(shì)，提升國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。
總之，我國(guó)大搞氫能源，是實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型、應(yīng)對(duì)氣候變化、推動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展的重要戰(zhàn)略選擇。
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14、《氫能有望成水泥業(yè)減碳突破口》
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*本文內(nèi)容為作者提供，不代表地球知識(shí)局立場(chǎng)
封面：shutterstock
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