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杜祥琬:发展氢能需先厘清概念问题

时间:2018-01-30 16:39:53来源:科学网

       据科学网报道:众所周知,氢能是无污染、零排放的绿色能源,常被委以“减碳加氢”“改变能源结构”的重任。殊不知,决定能否改变能源结构的并不是氢,而是拿什么来制氢。

自然界并不天然存在氢。因此即便氢是高效的能量载体,它也不能与一次能源相提并论。要利用氢能,首先要制氢。如用电解水的方法制氢,就需要以消耗电力为代价——如果是煤电,意味着还是要烧煤;如果是可再生能源发电,就等于利用了可再生能源。所以即便是使用氢能,也是由“用什么来制氢”影响着能源结构。这也是为什么多年来人人皆知氢是好的能量载体,但始终没有得到大规模利用的原因。

有观点提出能源结构转型本质上是燃料的“减碳加氢”,细究此言恐怕不够全面。从燃料由煤到油再到天然气的变迁来看,的确是减碳加氢的过程。但也应注意到,能源转型的另外一个重要的方向是“减碳不加氢”。如风、光、水及核能、地热能等都是减碳而不加氢的。全面地说,能源的低碳转型一类是化石能源的减碳加氢,一类是向非化石能源转型。当然,非化石能源也可以用来制氢。

提到氢能利用规模,冰岛是个特例——这个仅有33万人口的岛国几乎全部机动车和渔船均使用氢燃料作为动力。这是为什么?冰岛几乎100%的电力来自水力和地热能,这些可再生能源对于冰岛来说足够“便宜”,因此冰岛得以有条件大规模制氢。

中国目前满不满足这个条件?十几年前,有人看到“冰岛模式”,宣称人类要进入“氢经济时代”。这是对能源的复杂性认识不够。中国要规模用氢,首先要解决规模制氢问题。如果用高碳排放的方式制氢,显然就违背了用氢的初心。要发展氢能,首先要有足够的可再生能源。

我国现在太阳能、风能等清洁能源的发电量还很少,还不够便宜。不过,个别地区有时候太阳能、风能超过了上网负荷,只好弃掉,非常可惜。这部分能量其实可以拿去用来电解水制氢,不失为一个解决“上网难”的办法。

当然弃风、弃光甚至弃水的问题背后还存在电网对新能源电力不够“友好”的情况,这其中既有技术原因,也有体制上、地方利益方面的一些问题。所以说能源革命既有技术革命,也有体制革命,这就是另外一个话题了。总之,只有大规模地、便宜地发展可再生能源,中国才能走向用氢的道路。

最后谈一下用氢。在氢能利用上,氢燃料电池被提及最多。氢燃料电池固然是一种非常好的用氢方式,但也并非只有这一条渠道,比如液化氢也可以直接用作能源。这涉及到氢的液化、储存、运输等具体的技术问题,相信技术上能够解决。

(作者系中国工程院院士,科学网记者赵广立根据其口述编辑整理)

 

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