绿氢的未来在哪?
- 小O
- Oct 16, 2023
- 6 min read

01 丰田的赌注,马斯克的嘲笑
3月份的铃鹿超级耐力赛,丰田原本要派出一款卡罗拉参赛,炫耀一下氢能汽车成果。没承想,半个月前试跑时,卡罗拉起火了。
起火原因,是传感器泄漏。按丰田说法,0.1s就切断了氢燃料供给。还好,火势不大,没人受伤。只是,人心大抵飘上了一团乌云,毕竟,展现“氢”本佳人魅力的大好时机丢了。
在电动车大行其道时,丰田却从纯电研究跳出,一心扑在了氢能源车上。这个赌到底值不值当?
还没等消费者回答,一贯高调的马斯克发话了:不值!
不止一次,马斯克说,干氢燃料电池汽车这件事,极其愚蠢,他把氢能电池称为“傻子电池”。对丰田推出的氢能汽车,他呵呵一笑。
为什么丰田和马斯克对氢能态度截然不同呢?
不妨先回归氢能本身来看看。
02.“氢能热”的背后
所谓氢能,和煤炭、石油、天然气这种直接开采的能源不同,它是通过一定方法,利用其它能源制取的,属于二次能源。
氢能出现和被讨论,热度上升,主要是基于两点:
一是能源危机。煤炭、石油等化石能源,属于一次能源,不可能取之不竭用之不尽。并且,地缘政治风险直接影响能源的保障。
1970年代,就因中东战争引发石油危机,美国提出“氢经济”概念,氢能作为一种替代能源,进入人们视野。近前的,俄乌战争导致欧洲能源价格飞涨,能源危机迫使更多人开始考虑氢能作为替代能源的可行性。
二是脱碳需求。氢气可以由水制取,而水是地球上最为丰富的资源。氢气燃烧热值高,燃烧同等质量的氢产生的热量,约为汽油的3倍、酒精的3.9倍、焦炭的4.5倍。而燃烧氢气的产物,则是水。从氢气的开发到利用,它展示了一个几近完美的清洁循环过程。因而,氢能被公认为世界上最干净的能源。
如此来看,氢能可再生、环保、燃料性能好,这些优点使之被各个国家视为替代能源的终极方案。
早在1874年,儒勒·凡尔纳就在小说《神秘岛》中设想了用水制氢,他盼望着水成为未来的煤炭。
刘慈欣在《流浪地球》中,同样构建了一个氢能世界。交通、化工、建筑等领域,氢能无处不在,它是拯救地球的生命之源。
科幻世界中氢能的强大,映射了现实中人们对氢能的期待。
预言还未兑现,但现实中,期待推动了世界各地氢能的发展。
03.世界各地登场的“氢”
首先,从政府投入来看。
去年,美国能源部发布了《国家清洁氢能战略与路线图》,计划2030、2040和2050年国内氢能需求提升至1000、2000和5000万吨/年。在此之前,美国能源部宣布投入5250万美元资助31个氢能项目;去年8月,又拟投资80亿美元建立氢能中心。
我国也早将氢能作为能源发展重要战略之一。如今,中国年制氢产量约3300万吨,已经成为全球最大的产氢国。我国计划到2025年实现1000座加氢站,氢能源汽车保有量达5万台。
欧盟、日本、韩国等40多个国家和地区,也纷纷提出氢产业目标。
石油大王们同样不甘落后。
这两年,卡塔尔与壳牌、韩国氢能融合联盟合作发展氢能,还准备投资10多亿美元,搞个氢能工厂。阿联酋早就砸了50亿美元,想要打造世界最大的氢工厂,成为氢能的话事人。氢能已经成为这些传统能源大国布局能源转型的重要一环。
从商业层面上来看,这几年,氢能也算得上大火。
迄今为止,全球已经启动超过680个大型氢能项目,绝大部分都是企业出资开发,如埃克森美孚在得克萨斯州的低碳制氢设施、电力巨头伊比德罗拉建的最大工业用氢能工厂。如我国近期就公布了2023年广东、江苏、山东、河北等9省氢能投资概况,35个项目超650亿元。
截止到2022年底,全球氢能领域的投资额约2500亿美元。据国际氢能委员会预测,这个数据到2030年将达到5000亿美元。
各个领域的富豪们也纷纷入场。
比尔·盖茨和多位科技界的亿万富翁,创立了一家清洁技术风险投资基金,叫突破能源联盟,专门向净碳、氢能等技术领域投资几十亿美元。
印度富豪高塔姆·阿达尼将在未来10年,花掉700亿美元,建立以氢为基础的综合绿色产业链,试图成为最便宜的氢能供应商。
被环保者屡屡攻击的“重工业家”安德鲁·福雷斯特,承诺投资约60亿美元,押注氢能。
包括抨击氢能电池的马斯克,其旗下的Space X 也将氢气作为终极火箭燃料。
既然自己都入场了,马斯克为何还反对丰田的氢能车呢?
实际上,马斯克否定的,是氢能在家用汽车这一赛道的商业价值。
04.氢能商业化的“痛”
马斯克的否定当然事出有因。
这个因,最为主要的就是一个字——贵。
由于制备方式的不同,目前氢能主要分为灰氢、蓝氢和绿氢。
灰氢是通过煤炭、石油这些化石燃料燃烧产生,过程中伴随二氧化碳排放,结果清洁、过程污染。因而,并不是被鼓励的能源研究方向。
蓝氢是将天然气通过蒸汽甲烷重整或自热蒸汽重整制成,生产中使用了碳捕捉等技术,减轻了碳排放,属于低碳制氢。
而绿氢,则是用太阳能、风能等可再生能源发电进行电解水制氢,过程中没有碳排放,达到了100%绿色。
因而,绿氢才是氢能的终极追求,也是诸多氢能投资的押注方向。
但绿氢在汽车上应用太贵了。
其一,制氢成本高。
电解水制氢的一个痛点是,耗电非常大,电力成本一般占比40~60%,甚至80%。以电价为65美元/MWh计算,制氢成本高达约5美元/公斤。
想要降低制氢成本,要么寻找更便宜的电力,要么改进技术,提高电解效率。目前,中国靠电解槽的优化,已经将绿氢成本降到了3.22美元/公斤,但距离理想的2美元还是有一段距离。
其二,储运成本高。
氢气虽然能量密度高,但体积能量密度很小,1立方米氢气产生的能量,远低于同体积的汽油。而汽车体积有限,体积能量密度就至关重要了。并且,因为体积能量密度小,储运的成本也会大大增加。
此外,氢燃料电池中,需要用到一种催化剂材料“铂”,这种材料成本就占到了整个电池的60%左右。
其三,安全成本大。
氢气容易发生泄漏。在开放空间,它会很快上升到空气中,并扩散开,扩散系数是汽油的11倍。因而,丰田试车时的电池泄漏问题并不大。但如果在地下停车场等相对密闭的空间,一旦爆炸将会造成巨大的损毁。
其四,加氢站投资贵。
因氢气易泄漏易爆炸的特点,它与居民区得保持一定距离,占地面积偏大一些,设备投资也较贵。就我国建一座日加氢能力500kg的加氢站来说,不包含土地费用,成本都得约1200万,是传统加油站的3倍。
整个下来,氢能应用在汽车上,成本确实比石油、天然气高出不少。虽然多国都出了补贴措施,间接降低了绿氢成本,但这不是根本之法。
所以,马斯卡说氢能汽车是交的“智商税”。
在他看来,氢能的特性,就应该被利用在航空、化工等领域,而不是衣食住行这些日常所需。在这个赛道中,花费大力气去研究,没太大必要。
05.虚幻与现实
马斯克的嘲笑,在“氢能源第一股”尼古拉身上得到了验证。
2020年,尼古拉以33亿美元估值上市,成为全球首个上市的氢燃料电池卡车公司。上市后,市值蹭蹭连涨10多倍,超越了老牌的福特汽车。
很快,人们发现,原来尼古拉压根就没造出车来,电池技术、氢气生产、订单什么的,都是虚假声明。宣传视频里,尼古拉一号行驶,靠的不是自身供能,而是被放在山坡上,依靠重力行驶。
敢情是来了个PPT造车。
创始人特弗雷·米尔顿被判欺诈罪。在法庭上,他说:我并没说谎,这都是商业计划。米尔顿有没有技术研发能力不知,但画大饼的能力确实挺强。
敢画大饼的,不只是米尔顿。
2000年时,小布什公开宣布,美国政府将投入12亿、全社会将投入上千亿美元,砸钱培育氢能源汽车产业,让氢能源汽车遍布美国大街小巷。当初的雄心壮志,如今来看,不过是逞了口舌之快。
但丰田毕竟不是小布什,也不是套着空壳圈钱的尼古拉。
对于氢能的问题,丰田自然是再清楚不过。但它认为,通过技术、规模化,成本和安全问题都可以得到解决。
早在上世纪90年代,丰田就已经入局氢燃料电池研究。日本本土资源有限,石油靠进口,核能发电规模又因福岛事件缩减。布局氢能是丰田对未来变局的押注。
说到底,马斯克和丰田的分歧,只是氢能应用赛道的分歧,并无对错之分。一个侧重“大”梦想,一个倾向“小”应用,双方都得解决氢能稳定性、体积大等共性问题。
但不管氢能应用到哪一个领域,作为一种全球观瞻的未来能源,它都需解决一个难题,那就是运输。
地区与地区、国家与国家,乃至大洲与大洲之间,氢能得像水电、天然气一样,实现安全、低成本的运输,才能真正成为拯救地球的“生命之源”。
如今,距离凡尔纳“滴水成氢”的设想已经过去了近150年,煤炭依然是主导能源之一,氢能在成为“终极能源”的路上才迈了一小步。
从0到1最难,从1到100会更容易。用发展的眼光投资绿氢,押注的是一个未来绿色世界,为此的等待和探索也许都必经之路。
Comentários