中國儲能網(wǎng)訊：在15 年前，氫能源和新能源類別里鋰電池、光伏太陽能電池的應(yīng)用，有大致相當(dāng)?shù)睦щy和希望；但 15 年過后，氫能已經(jīng)漸漸邊緣化。在這條賽道上，還有最后一位選手沒有放棄，那就是日本。
2022年 5 月份，馬斯克接受《金融時報》采訪時，被問到氫能源是否可以加速從化石能源轉(zhuǎn)型到清潔能源。馬斯克的回復(fù)斬釘截鐵，他說：我已經(jīng)被問過一兩百次對于氫能源的看法了，從存儲到制備，它都不是一種好的選擇，我不會參與氫燃料電池的辯論，因為我覺得這極端愚蠢。
和馬斯克有類似看法的還有大眾汽車的CEO。他說，盡管鋼鐵行業(yè)、化工行業(yè)和航空業(yè)都需要綠氫，但它不應(yīng)該出現(xiàn)在汽車行業(yè)中，綠氫成本太高且難以運輸。
但豐田的董事長豐田章男認(rèn)為，氫能才是終極能源，不只是在汽車領(lǐng)域，而是在整個能源領(lǐng)域。
盡管發(fā)言的都是業(yè)界大佬，但馬斯克本來就以純電動汽車起家，豐田章男也在氫燃料電池汽車上開發(fā)了20 年，雙方都屬于利益相關(guān)者，我們還是要更客觀的看看氫能源的現(xiàn)狀。
氫能源的優(yōu)劣
氫能源的優(yōu)勢有以下幾點：
第一，消耗能源階段的反應(yīng)的副產(chǎn)物只有水，沒有溫室氣體。
第二，資源豐富。因為水中就有氫，而地球表面70%是海洋。
第三，作為氣體，運輸和儲藏方式可以參考天然氣。
但是，一旦氫能源落實到工程實施上，困難就遠(yuǎn)比優(yōu)勢多多了：
氫能源最大的困難就是制備成本高。
今天，全球96% 的氫是通過化石能源加工而來的。而一旦使用這樣的氫驅(qū)動其他設(shè)備，效率當(dāng)然還會有損失，不如直接使用化石能源更節(jié)約。
而且，這還沒有算制造氫能的過程中額外增加的碳排放。具體來說，氫氣都需要加壓到700個大氣壓左右，壓縮過程需要消耗的能量大約是燃燒這些氫所產(chǎn)生的總能量的 3% 左右。
其次，一個很尷尬的事實是，氫氣瓶子太貴了。
有點像娃哈哈礦泉水那樣，其實瓶子的價格比水要貴。這一點對高壓氫氣來說更是如此。高壓氫氣比高壓其他氣體更不容易存儲，原因是氫氣會鉆入金屬的化學(xué)結(jié)構(gòu)的縫隙里，導(dǎo)致金屬斷裂，在行業(yè)中叫作“氫脆”。所以，存儲氫就不能像存儲高壓氧一樣使用鋼，而是要用到致密的碳纖維材料。這東西非常貴。
今天，氫燃料電池車?yán)锏膬淦恐饕袃煞N壓力規(guī)格，一種是350 個大氣壓的，一種是 700 個大氣壓的。咱們以占比最多的 700 個大氣壓的儲氫瓶來看，瓶子的價格，一個是 3500 美元，合算成人民幣是23000 多塊。
而一個瓶子里裝的氫氣大約是5 公斤。在日本，每公斤綠氫的生產(chǎn)成本大約是 15 元人民幣，哪怕按中國每公斤綠氫生產(chǎn)成本 38 塊錢來算，瓶子里的東西也才不到 200 塊錢。可瓶子已經(jīng) 2 萬多塊錢了。
所以，氫能源的成本不得不考慮高昂的容器價格。
而除了制備成本高之外，氫能源的運輸成本也高。
今天，絕大部分氫氣的運輸都采用200 公里內(nèi)運輸車灌裝運輸。而這樣的車?yán)钠鋵嵤鞘裁礀|西呢？典型的比例是這樣：
一輛重載卡車，貨物重量50 噸，實際上只拉了 500 公斤氫氣。之所以專門拉氫氣的車上貨物只有 1% 是氫氣，是因為裝氫氣的瓶子太沉了，占了 99% 的重量。馬斯克所說的愚蠢就是指這一點。這個過程浪費了大量汽油、柴油自不必說。
如果為了多拉一些，比如提高比例，讓貨物中有5% 是氫，還有 95%是瓶子的重量，雖然聽著也離馬斯克所說的“愚蠢”不太遠(yuǎn)，但也成倍提高了運輸效率。這樣行嗎？
不行。因為這需要把儲氫瓶的壓力從700 個大氣壓提升到 3500 個大氣壓，換用更沉、更貴的瓶子自不必說，只算加壓過程耗費的電能就已經(jīng)無法承受了。因為加壓到 3500 個大氣壓的過程耗費的能量，大約是燃燒這些氫氣產(chǎn)生的總能量的 1/3。
唯一可以考慮的是使用管道運輸，利用現(xiàn)有天然氣管道，在里面混入氫氣。這樣可以避免氫脆問題，但卻要改造天然氣管道的出口，在加氫站把氫氣單獨分離出來。這需要前期投入數(shù)以億計的費用。
日本押寶錯誤
其實在20 年前，鋰電池、太陽能光伏電池、氫燃料電池面臨著差不多的困難，仔細(xì)分析一下，都是希望無限、困難多多。當(dāng)時各國的選擇決定了今天的新能源方向。我們分別看：
歐洲和美國是類似的，超過一半的力量是企業(yè)貢獻(xiàn)的，它們各自依照自身優(yōu)勢搞創(chuàng)新，哪個方向的都有。與此同時，還有一小半力量是政府主導(dǎo)的。政府依照國家科學(xué)院和智庫組織選擇其中一些發(fā)展方向，作為重點補貼對象。政府的補貼，再加上企業(yè)自身的努力，鋰電池和太陽能電池在初期獲得了優(yōu)勢，后來逐漸成長為主流。
中國的情況有所不同，絕大部分的發(fā)展方向都是由政府補貼推進(jìn)的，只不過各種方向上都有補貼。由于歐美在新能源技術(shù)上推進(jìn)更早，經(jīng)驗可以直接借鑒，于是造就了中國在新能源方向上的補貼也是以鋰電池和太陽能電池為主。
而日本和歐美、中國都不一樣。日本的科技發(fā)展是由幾家巨型公司推進(jìn)的，政府的政策跟著這些企業(yè)的選擇走。
這個進(jìn)程是這樣的：
1990年代初，豐田、日產(chǎn)、本田都啟動了氫燃料電池的研發(fā)。這引起了日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機構(gòu)的重視，并在 1993 年設(shè)立了“氫能源系統(tǒng)技術(shù)研究開發(fā)”項目，維持十年，十年后日本車企開始制造出了氫燃料電池車。之后，日本的新能源發(fā)展方向就順著氫能源走了下去。
在2013 年安倍執(zhí)政時期提出的《日本再復(fù)興戰(zhàn)略》里，發(fā)展氫能源被提升為國策，提出“氫能源社會”的概念，將“氫電、氫車、氫家”定義為日本社會的三大支柱。也就是能源結(jié)構(gòu)上，全社會層面切換到氫。
日本的科技發(fā)展模式和歐美不同，它在多樣性上的規(guī)模類似于美國十幾分之一的體量。憑實力而言，在那些日本深耕的領(lǐng)域，實力和歐美頂尖企業(yè)不相上下，比如七十年代的經(jīng)濟適用型汽車和八九十年代的消費類電子產(chǎn)品，日本都押對了寶。但不利因素是，一旦押錯了寶，那就是巨大的損失。
而在新能源領(lǐng)域，日本從規(guī)劃的一開始就押注氫氣，而且后來也真的在氫燃料電池相關(guān)領(lǐng)域做到了非常棒的水平。今天，全球超過一半的氫燃料電池的專利是日本公司的。作為對比我們可以看看5G 標(biāo)準(zhǔn)的專利，華為是不折不扣的重要廠商，但也只有 20% 的專利。
所以，一旦今后世界真的是以氫能源為主流，那全球所有和能源相關(guān)的設(shè)備大都要給日本公司交技術(shù)授權(quán)費。僅此一項，就能讓日本擺脫90 年代持續(xù)至今的衰退，成為能源強國，甚至經(jīng)濟逆勢增長。
但是，哪種能源可以成為主流并不是老天在冥冥之中注定的，而是所有參與者各自施加影響后生長出來的結(jié)果。當(dāng)絕大部分參與者都沒有把氫能源當(dāng)作主力去施加歷史影響的時候，氫能源生長的速度就是不如鋰電池、太陽能電池快，于是日本賭贏的概率就會很小。
在鋰電池和太陽能電池領(lǐng)域，上下游的每一個角落都有公司和科學(xué)家試圖解決困難、分一杯羹。十五年前，很多業(yè)界專家預(yù)測取消補貼根本無法維持的方向，今天都已經(jīng)可以在零補貼的情況下自我造血了。
而日本在氫能源方面，確實也解決了不少問題。如果在另外一個平行世界里，在1990 年代，歐美也選擇了氫能源這條賽道的話，估計今天氫能源的發(fā)展會比鋰電池和太陽能電池更好。但可惜，今天我們存在的這個世界上，只有日本一家在氫能源領(lǐng)域深耕，其他國家今天即便發(fā)展這些技術(shù)，也大多是直接從日本引進(jìn)的。
局勢發(fā)展到現(xiàn)在，甚至一些日本企業(yè)也放棄了最初的信仰。本田和日產(chǎn)都紛紛宣布暫停氫燃料車的研發(fā)，僅剩豐田一家苦苦支撐。
對于氫能源社會三大支柱的提法來說，氫車這根支柱已經(jīng)削弱了一半，而氫電和氫家的成熟還遙遙無期。當(dāng)然，日本在氫能源上積累的技術(shù)也不會白白浪費掉。對其他國家來說，作為能源補充角色的氫能源技術(shù)，也許會在十幾年或者幾十年后終于進(jìn)展到和日本今天旗鼓相當(dāng)?shù)乃?。而那時，絕大部分專利已經(jīng)過了20 年保護(hù)期。
從氫能源在日本的發(fā)展我們可以看到，多樣性演化對社會的重要性。日本企業(yè)的規(guī)模本身就很大，又影響國家政策向自己傾斜，于是必然擠壓其他可能性的生長。
世界上比日本的技術(shù)水平還要高的國家并不多，要求每個國家都實現(xiàn)技術(shù)的多樣性發(fā)展并不現(xiàn)實，于是技術(shù)的多樣性發(fā)展就只能來自開放與合作。而實現(xiàn)開放與合作的前提是，遵守大家都認(rèn)可的游戲規(guī)則。
