分析：僅研發(fā)氫能將耽誤能源的未來

在相關(guān)一文中，文字記錄了某位國(guó)家戰(zhàn)略科學(xué)家對(duì)于氫能源的看法。懷著崇拜的心情認(rèn)認(rèn)真真看完。對(duì)于這么“科技大師”的大家之言。深感不安。為何不安？

我們先簡(jiǎn)要提取該大師的觀點(diǎn)：

1：氫能將在移動(dòng)式發(fā)電、如汽車、飛機(jī)等交通工具能源應(yīng)用場(chǎng)景中出現(xiàn)顛覆性應(yīng)用。

2：掌握應(yīng)用氫能的規(guī)律后，氫能是足夠安全的。比汽油還安全。

3:  建立氫能利用體系就能解決霧霾問題。

4：氫能在美國(guó)、日本、韓國(guó)都有在前期萌芽階段，盡管氫能在這些國(guó)家能源比重不到萬分之一，“科技大師”認(rèn)為這些國(guó)家的氫能利用是先進(jìn)的，做了大貢獻(xiàn)。中國(guó)國(guó)家戰(zhàn)略重視，地方落實(shí)到位，干勁十足。

5：我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)如何突破？A、推進(jìn)氫能全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，布局氫能產(chǎn)業(yè)示范區(qū)。B、建立氫能國(guó)家重大專項(xiàng)，開創(chuàng)氫能重卡時(shí)代。C、充分利用廢棄電力，降低制氫成本。

上面的觀點(diǎn)中，氫能是霧霾終結(jié)者的結(jié)論非常正確，然而也沒有用處。2013年，從霧霾問題開始被重視開始，如北京等地方的霧霾問題5年多來得到緩解，跟氫能一點(diǎn)關(guān)系都沒有，以后可能也沒有。

氫能是最安全，比汽油還安全的。這就好比說氫彈殺人時(shí)比子彈帶給人痛苦更少的，更人道。因?yàn)闅鋸椀谋l(fā)幾乎是瞬間的，痛苦還沒傳到大腦就已經(jīng)灰飛煙滅了。氫氣比汽油更容易著火，火勢(shì)蔓延更嚴(yán)重。氫氣一旦泄露，必定會(huì)造成燃燒或爆炸。汽油碰撞發(fā)生泄露還不一定能著火。“科技大師”卻把這個(gè)當(dāng)成最優(yōu)點(diǎn)，如此顛倒黑白？難道這是給發(fā)展氫能的獲益階層代言廣告嗎？

這位科技官員對(duì)如何發(fā)展氫能的建議是中肯、有度和合理的。

然而，我們就不該大力推廣氫能，氫能在未來只是作為補(bǔ)充能源，非主體能源。

當(dāng)前媒體報(bào)道和部分科學(xué)家的觀點(diǎn)中，把氫能當(dāng)成未來能源，甚至是未來唯一清潔能源。是一種非常錯(cuò)誤的想法、認(rèn)識(shí)。盡管有諸多的反對(duì)聲音，卻被已經(jīng)失去理性思維的狂熱隨大流而湮沒。

如果跳出這個(gè)人云亦云的假大流？

首選認(rèn)清楚，未來我們需要的是什么？我們需要的是能源。比如電力、石油和煤炭等等形式的能源。而電力是最佳的能源形式。 如果有足夠多的電力，為什么還要?dú)淠埽?/p>

其次想清楚，能源從哪里來？按2018年BP公司能源年鑒，已探明儲(chǔ)量的石油天然氣煤炭按當(dāng)前消耗速度，石油儲(chǔ)量?jī)H僅夠用50年、天然氣夠用50.2年，煤炭夠用134年。當(dāng)50后，石油天然氣耗盡，煤炭的消耗速度將加劇。也就是說，如果沒有更多商業(yè)開采探明儲(chǔ)量?；茉垂I(yè)將在百年內(nèi)消失。未來我們能源的源頭只有太陽(yáng)能、核能和地?zé)帷?/p>

想明白這兩點(diǎn)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)未來能源中，氫能就是一個(gè)撿回來的孩子。氫能如電能一樣，是一個(gè)二次能源。當(dāng)前，大部分能源已經(jīng)電力化了。當(dāng)交通工具電動(dòng)化完成后，電能才是未來的主要二次能源。氫能占比會(huì)非常低。其所以需要?dú)淠苁且驗(yàn)殡娔艿拇鎯?chǔ)是一個(gè)很頭疼的問題。

先看一下2018電能中火電、水電、核電、風(fēng)電分別占比75.08%、13.15%、4.17%、6.1%。

圖 1 2018年電力占比

當(dāng)前光伏發(fā)電占比還不到1%，但可以預(yù)見未來30年內(nèi)，光伏發(fā)電電量將取代火電。光伏發(fā)電度電成本低于火電，但沒有陽(yáng)光就沒有電力，電能需要存儲(chǔ)。如果光伏發(fā)電電量占比超過75%。那么水電、核電將無法承擔(dān)儲(chǔ)能和負(fù)荷調(diào)整的重?fù)?dān)。因此，現(xiàn)在廣泛的觀點(diǎn)是讓氫能儲(chǔ)能。

 按照“科技大師”和一些人的觀點(diǎn)，是讓電能去水解氫，然后存儲(chǔ)起來，再用燃料電池發(fā)電。其實(shí)氫的來源有兩個(gè)。一種是從C-H鍵斷裂，主要從烴類物質(zhì)（石油，天然氣、生物質(zhì)等）提取，另一種是從O-H鍵斷裂入手制氫，主要為水分解和電解。水裂解制氫是最直接的方法，但是研究表明需要2500K以上水的分解才比較明顯，考慮材料耐高溫及氫氧分離技術(shù)限制，水直接分解目前技術(shù)上不可行。電解則是較為可行的辦法。當(dāng)然還有多達(dá)300多種途徑的太陽(yáng)能化學(xué)制氫。這兩種獲得氫，作為存儲(chǔ)能量介質(zhì)要么效率低下。

 當(dāng)前規(guī)模化，工業(yè)化的高溫電解產(chǎn)氫效率為75%，美國(guó)通用公司SPE法效率甚至高達(dá)90%。而氫燃料電池理論上達(dá)到90%以上效率。實(shí)際在60~80%之間。也就是說如果讓氫能作為儲(chǔ)能，最高理論效率有可能達(dá)到80%，當(dāng)前較佳技術(shù)效率典型值45%左右。拋開昂貴的電解設(shè)備、氫燃料電池和儲(chǔ)能器具。這個(gè)效率應(yīng)該不低了。

然而，即便從效率轉(zhuǎn)換來說，氫能仍不是最佳的儲(chǔ)能介質(zhì)。在作者所寫相關(guān)一文中，提出了一個(gè)更有效的儲(chǔ)能方法。該方法如下圖

圖 2 太陽(yáng)能利用lightyear系統(tǒng)圖示

圖2 中，生物經(jīng)過厭氧發(fā)酵得到沼渣碳、沼氣和沼液。沼液作為肥料回歸耕地。沼渣碳和沼氣里的二氧化碳在太陽(yáng)能聚光光熱條件反應(yīng)生成一氧化碳，和通過光伏電解水得到的氫氣生成二甲醚、甲醇。二甲醚、甲醇再通過LY混動(dòng)車發(fā)電，或者燃料電池發(fā)電。這樣的系統(tǒng)的“STS”效率比氫能更高（“STS”即solar to service。即太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為服務(wù)人們生產(chǎn)生活的有用功）。

在這個(gè)系統(tǒng)中，太陽(yáng)能在聚光光熱生產(chǎn)一氧化碳過程中，已經(jīng)被有效儲(chǔ)存。可以解決夜晚的電力需求。二氧化碳和碳生產(chǎn)一氧化碳過程也儲(chǔ)存了一部分太陽(yáng)能。再變成二甲醚、甲醇等可以長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)的介質(zhì)，儲(chǔ)存器具也比氫能要求低。

這樣的系統(tǒng)，效率最高會(huì)是多少呢？目前沒有工程數(shù)據(jù)，按照光熱發(fā)電年效率可高達(dá)19%來評(píng)估，光熱儲(chǔ)能肯定比氫能要好，而移動(dòng)能源中二甲醚、甲醇也同樣比氫能好。（相關(guān)論述見作者相關(guān)文章）。

基于上面的原因，如果一味只強(qiáng)調(diào)鼓吹氫能，而不考慮發(fā)展其他能源形式。很可能會(huì)耽誤未來能源的轉(zhuǎn)型。并且，未來能源主力是電力，其次是可存儲(chǔ)的可再生能源（如光熱、水電、生物質(zhì)），然后是二甲醚、甲醇等可再生二次能源，最后才是昂貴的氫能。請(qǐng)立即停止使用納稅人的錢補(bǔ)貼原本就沒有技術(shù)優(yōu)勢(shì)的氫能。