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氫能源未來發(fā)展還有哪些技術(shù)壁壘?戴姆勒卡車與麥肯錫合伙人的觀點(diǎn)碰撞

在近期結(jié)束的2022年世界新能源汽車大會(huì)(WNEVC 2022)上,氫能產(chǎn)業(yè)作為熱議已久的行業(yè)話題再次站上了風(fēng)口。氫能源在成為新能源交通發(fā)展新賽道的同時(shí),也依舊面臨質(zhì)疑:比如,通過氫能源實(shí)現(xiàn)零排放經(jīng)濟(jì)或零碳未來交通運(yùn)輸是否真的可行,氫能源對(duì)日常的交通運(yùn)輸是否過于昂貴、或有些低效等等。

針對(duì)這些關(guān)于氫能源的常見問題,戴姆勒卡車董事會(huì)主席、CEO杜墨(MartinDaum)近日邀請(qǐng)了麥肯錫全球高級(jí)合伙人、氣候技術(shù)及氫能源專家貝恩德·海德(BerndHeid)在戴姆勒卡車播客節(jié)目“運(yùn)輸無小事(Transportation Matters)”當(dāng)中,分享關(guān)于氫能源的真知灼見,解答業(yè)界對(duì)于氫能源的常見問題,這些觀點(diǎn)的碰撞也是戴姆勒卡車未來發(fā)展當(dāng)中十分重要的議題。

圖1.右:戴姆勒卡車董事會(huì)主席、CEO杜墨(MartinDaum),左:麥肯錫全球高級(jí)合伙人、氣候技術(shù)及氫能源專家貝恩德·海德(BerndHeid)

問題1:氫能源的風(fēng)口到底來沒來?

杜墨:海德先生,通過怎樣的契機(jī)讓你開始關(guān)注氫能源燃料?

海德:把時(shí)間倒回到12年前,我們還處在評(píng)估各種不同技術(shù)的階段,分析到底哪個(gè)技術(shù)會(huì)是實(shí)現(xiàn)減碳交通運(yùn)輸?shù)淖罴堰x擇。后來我們發(fā)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)減碳以及脫碳不能押寶在某一項(xiàng)科技,而是需要將互補(bǔ)的不同技術(shù)集合起來發(fā)揮效力,而氫能源是這其中不可或缺的一項(xiàng)技術(shù)。

杜墨:在我的職業(yè)生涯當(dāng)中,氫能源曾有過至少三次高光時(shí)刻,此后往往又迅速跌入低谷。有些人并不看好氫能源的未來,認(rèn)為最終會(huì)走向終結(jié),您怎么看?

海德:對(duì)此,我并不認(rèn)同。如果要實(shí)現(xiàn)全球減碳,我們需要將氫看做能源的載體,而非汽車動(dòng)力燃料的替代能源。以往談到氫能源的時(shí)候,我們想的往往是它和汽車電池燃料相比哪個(gè)更加有效,卻并不常想到它也廣泛應(yīng)用于工業(yè)、石化、航空、航海等多個(gè)領(lǐng)域。如果想要在這些領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)全面的減碳,氫能源是必經(jīng)之路。因此,不發(fā)展就沒法實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸領(lǐng)域真正的零碳。

杜墨:氫能源在大交通領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用的確可以作為我們談?wù)撊绾未鎯?chǔ)和運(yùn)輸綠色能源的一個(gè)重要論據(jù)。如果不考慮“綠色”這一環(huán)保因素,那的確最便于存儲(chǔ)和運(yùn)輸?shù)哪茉词前ㄆ裼驮趦?nèi)的碳?xì)浠衔铩5F(xiàn)在大家都需要考慮“綠色”這一因素,所以整個(gè)能源的存儲(chǔ)和運(yùn)輸體系也會(huì)面臨巨大的變化。

海德:確實(shí)如此,而且這種變化并非僅僅是應(yīng)用層面的變化,而會(huì)影響到整個(gè)能源系統(tǒng)的布局與分配。當(dāng)前,全球范圍內(nèi)廣泛使用的能源仍然是化石能源,包括煤、天然氣和石油,所以能源分配也往往與化石能源的產(chǎn)地緊密相連。未來,如果我們希望能源體系更加低碳且清潔,那能源的分配也會(huì)向諸如太陽能和風(fēng)能等清潔能源靠攏,會(huì)與當(dāng)前的分配布局截然不同。即便能源分配體系更多地向清潔能源集中,能源消耗的地區(qū)卻不太會(huì)產(chǎn)生變化。

在此情況下,我們需要思考的是未來如何能夠?qū)⑶鍧嵞茉摧斔徒o需要的地方。畢竟清潔能源沒有辦法實(shí)現(xiàn)像電網(wǎng)一樣的輸送模式,這時(shí)候就需要分子化的儲(chǔ)能方式來存儲(chǔ)并運(yùn)輸這些清潔能源,此時(shí)氫能源就能夠大展身手。

問題2:氫能源之于交通運(yùn)輸,到底是陽春白雪的“香檳”,還是尋??梢姷?ldquo;水”?

海德:首先,我們并不會(huì)決定分子式儲(chǔ)能的清潔能源或是電網(wǎng)輸送的電力最終會(huì)流向哪里,決定最終應(yīng)用的始終是市場(chǎng)。從市場(chǎng)的角度上來看,氫能源不僅僅是需要特殊呵護(hù)的嬌貴香檳,更是如水一般貫通諸多核心領(lǐng)域的必要能源。如果未來不使用合成燃料,我們就無法坐飛機(jī)長(zhǎng)途旅行,而氫能是制造合成燃料的基礎(chǔ);如果未來要實(shí)現(xiàn)更加綠色的海運(yùn),那么就需要甲醇、氨等脫碳燃料,而氫能也是生產(chǎn)這些脫碳燃料的前提。與長(zhǎng)途飛行和航運(yùn)相似,重型運(yùn)輸也是氫能源未來應(yīng)用的核心領(lǐng)域之一。

問題3:對(duì)于卡車運(yùn)輸來說,氫能源是否有些貴?

杜墨:可能還是會(huì)有些人覺得長(zhǎng)途空運(yùn)和航運(yùn)當(dāng)中應(yīng)用氫能源是“香檳”一樣的應(yīng)用領(lǐng)域,而在卡車這個(gè)行業(yè),從普通人的視角來看,在每天的運(yùn)輸當(dāng)中使用氫能源會(huì)不會(huì)有些過于昂貴?

海德:首先,如果是橫向?qū)Ρ绕渌募夹g(shù)來講,氫能源確實(shí)是目前最昂貴的選擇,但主要因?yàn)槲覀兛偸窃谟邢薜牡赜蛑畠?nèi)進(jìn)行對(duì)比。本來像歐洲這些地方的可再生能源就是昂貴的,那無論怎樣比較都不會(huì)有任何的成本優(yōu)勢(shì)。

如果我們把范圍放大,放眼于歐洲以外一些氫能源成本更低的區(qū)域,譬如中東、印度和澳大利亞等地區(qū),或許它就不是最昂貴的選擇了。然而,除了成本更低的區(qū)域,我們還需要建立全球性的基礎(chǔ)設(shè)施來保障氫能源的流通。

問題4:比起其他清潔能源轉(zhuǎn)化,氫能源是否效率過低?

杜墨:當(dāng)前,有一些人不看好氫能源是因?yàn)樗茉葱侍?,直接從太陽能電池板發(fā)電,總是比先生產(chǎn)氫能源,然后再用氫能源發(fā)電的效率更高。

海德:確實(shí),直接用太陽能發(fā)電的效率能超過95%,但問題是我們不是隨時(shí)隨地都能采用這種辦法。在某些場(chǎng)景中,你可以用電池解決這個(gè)問題,比如城市交通和家庭取暖。如果脫離這些場(chǎng)景,氫能源所帶來的好處則遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于能源轉(zhuǎn)化過程中所產(chǎn)生的損耗。

杜墨:的確,能源效率的轉(zhuǎn)化也在于如何使用能源。如果我使用氫能源來生產(chǎn)電力為電池充電,可能造成的能源損耗較大,實(shí)現(xiàn)的效率轉(zhuǎn)化較低;但這是否意味著我需要通過直接在汽車或卡車當(dāng)中燃燒氫燃料或是將其轉(zhuǎn)化為電能驅(qū)動(dòng)出行呢。

問題5:氫能源到底有多“綠”?

海德:我也會(huì)經(jīng)常問自己這個(gè)問題。也許是因?yàn)槲覀兞?xí)慣于電氣化的生活,有些人認(rèn)為電力與氫能源是對(duì)立的,在我看來這個(gè)是完全錯(cuò)誤的。它們是相輔相成,一個(gè)是電子級(jí)的清潔,一個(gè)是分子級(jí)的清潔。比起用各種顏色(比如綠色或藍(lán)色)來冠名,我更喜歡“清潔”這個(gè)術(shù)語,因?yàn)樗淤N切地描述了氫能源生產(chǎn)過程的低碳性。

杜墨:在我看來,未來的世界終將走向的不是“碳中和”而是“零碳排放”。因此,對(duì)于氫能源的稱謂無論是“綠色氫能”還是“清潔氫能”,都需要保證其不會(huì)對(duì)大氣產(chǎn)生二氧化碳的排放。如果不符合這個(gè)要求,那么在我看來其實(shí)都不是真正的清潔能源。例如,我們認(rèn)為天然氣的“清潔能源”印象離不開出色的營(yíng)銷,而其“清潔”也只是和柴油對(duì)比而言更有優(yōu)勢(shì)。所以,我們要發(fā)展的氫能源必須是清潔的,我們也將會(huì)推動(dòng)氫能源的普及。從電池的角度來說,我當(dāng)然也同樣支持通過燃燒天然氣為電池充電,或者是通過改善柴油燃燒效率來降低對(duì)地球環(huán)境的影響。

問題6:氫能源項(xiàng)目容易失敗的原因是所需投資太高?

海德:我們研究了基礎(chǔ)設(shè)施這個(gè)一開始很容易被忽視的因素。從交通運(yùn)輸業(yè)角度來看,我們當(dāng)前所處的階段當(dāng)中凈零排放汽車普及率只有個(gè)位數(shù)。如今的電動(dòng)車價(jià)格便宜,也很容易買到。

在規(guī)劃能源路徑伊始,布局電動(dòng)交通運(yùn)輸?shù)幕A(chǔ)設(shè)施很便宜而氫能源的基礎(chǔ)設(shè)施則價(jià)格高昂。隨著后續(xù)對(duì)電網(wǎng)的改造升級(jí),人們則需要對(duì)電力電網(wǎng)進(jìn)行大量投資,這點(diǎn)往往會(huì)被人們所忽視。一個(gè)普通卡車能源站點(diǎn)就需要一個(gè)相當(dāng)于城市里2萬5,000人所使用的能源。

杜墨:這對(duì)交通運(yùn)輸業(yè)非常重要,不要只看到卡車的生產(chǎn),而且要看到如今的能源消耗,如果我們想拯救地球,以長(zhǎng)途運(yùn)輸為主要特點(diǎn)的卡車是一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。長(zhǎng)途卡車的作用非常重要,在歐洲它們每年行駛超過12萬公里,在美國(guó)行駛超過15萬英里。長(zhǎng)途運(yùn)輸中的某條路線通常以1,000或2,000公里起跳。這種天量的運(yùn)輸里程匯總起來會(huì)得出一個(gè)必然結(jié)論,就是我們必須在長(zhǎng)途運(yùn)輸環(huán)節(jié)脫碳。這就需要大量的基礎(chǔ)設(shè)施的投資。

海德:您也剛剛提到,卡車行業(yè)其實(shí)不復(fù)雜,總體擁有成本(TCO)是行業(yè)最重要的考量因素。如今,我們也需要將基礎(chǔ)設(shè)施投資作為因子合并到TCO的考量當(dāng)中。我們需要測(cè)算,每公里或者每英里的成本是多少,而這樣的計(jì)算必須包括二氧化碳的排放,這是環(huán)保方面的成本。所有超過500公里的地方,算上基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)因素,氫能源是零排放的最優(yōu)技術(shù);500公里以內(nèi),電池則是更好的選擇。對(duì)能源的選擇的影響因子很多,但這是一個(gè)很好的經(jīng)驗(yàn)法則。

杜墨:現(xiàn)階段,大家在路上看到的氫能源卡車數(shù)量很少,是因?yàn)闅淠茉醇夹g(shù)的門檻很高,它需要大量投資且十分耗時(shí)??梢灶A(yù)見的是,2026到2035年卡車行業(yè)將會(huì)飛速發(fā)展。這一階段人們對(duì)能源的需求將持續(xù)激增。人們看到了電能的巨大潛力,并大力投資電力和電網(wǎng)。但氫能源則能在一些長(zhǎng)途路線和計(jì)劃外的路線上發(fā)揮獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。到2035年,人類社會(huì)必須決定如何儲(chǔ)存和運(yùn)輸綠色能源。北半球是全球的工業(yè)化地區(qū),必須大量進(jìn)口能源,這就必然涉及到分子級(jí)的氫能源了。

海德:我不認(rèn)為這個(gè)世界只有氫能源這一個(gè)選項(xiàng)。據(jù)統(tǒng)計(jì),氫能源可以占到全球能源需求的22%,大概是6.6億噸。能源系統(tǒng)永遠(yuǎn)是多樣的。有些應(yīng)用可以直接運(yùn)用可再生能源,而在涉及到遠(yuǎn)距離、長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)輸?shù)那闆r下,氫能源就非常有優(yōu)勢(shì)。

杜墨:這也正如戴姆勒卡車的長(zhǎng)期戰(zhàn)略,即電池和氫能源不是對(duì)立的。純電動(dòng)和氫燃料電池卡車,我們公司內(nèi)部稱之為零排放車輛。我們?cè)噲D在電動(dòng)卡車和氫能源卡車之間找到盡可能多的共性,例如兩者具有相同的駕駛性能和近似的駕駛感受。最終,客戶只需要關(guān)心他們是充電還是加氫,僅此而已。

小結(jié):正如所說,作為公認(rèn)的清潔能源,氫能被學(xué)界認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)碳中和戰(zhàn)略的關(guān)鍵能源,并正在成為全球深度脫碳變革中的重要一環(huán)。目前,在中國(guó)市場(chǎng),不少的龍頭企業(yè)開始搶灘布局,各地政策也發(fā)布了有利政策進(jìn)行支持。隨著氫能的發(fā)展步伐加快,一些短板問題也在逐漸凸顯,如何實(shí)現(xiàn)氫能產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展是大家共同關(guān)注的話題。相信隨著戴姆勒卡車等卡車企業(yè)的逐步深入,技術(shù)將得到更多的提升,為脫碳變革和高效物流帶來更多助力。

來源:戴姆勒卡車 作者:菲菲
文章關(guān)鍵詞: 戴姆勒卡車 氫能源 氫能卡車
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