燃煤发电污染大 氢燃料电池应是终极目标

腾讯科技 方向

近期,从北京车展再到电动汽车百人会成立,电动汽车再度成为行业热点。但就中国具体的能源国情而言,以煤炭发电绝对主导的电力结构使得中国一般意义上的电动汽车并不能真正成为减少排放、控制雾霾的“救世主”,而特殊的电动汽车如燃料电池汽车才可能是我们追求的终极目标。

方向:燃料电池汽车才是真正的方向

氢能源汽车示意图

据研究,在煤电情形下,电动汽车的碳排放并不比汽柴油燃料汽车少,甚至有时还要多于后者。当然,我们会看到电动汽车周围确实干净了很多,这也是事实。但我们不要忘了火电厂那些异常敦实壮观的大烟囱,电动汽车所用的电就是在那个环境下生产的。所以,要说那个城市因为发展电动汽车而空气质量大为改观,一个重要前提就是城市的电绝大部分是由外部输送进来的。

如北京市2013年全社会用电量为913亿度,这其中的577亿度却是来自域外,当然也就是排污也在域外发生了,北京如果自己承担自用电发电所带来的污染,雾霾严重程度将不可想象。北京的汽车如果全部换成电动汽车,排污将不是减少了三分之二,而是转移了三分之二。上海、重庆都是污染转移的受益者,因为他们都有三分之一左右的电力来自域外。天津、浙江、江苏等地也都是用电量明显大于发电量。当然,进一步看一下这一省份的电力结构,是煤电为主,还是水电为主,更有助于我们权衡电的应用给当地环境带来了什么。广东、浙江还因为发展了核电,如以此为动力,电动汽车对环境改善还是更能起到正面作用的。

方向:燃料电池汽车才是真正的方向

加氢站

与之相反,如果电动汽车大发展了,内蒙古、山西将不得不承担更多的污染之痛,陕西稍次之,即便现在有些煤炭富集、火电发达地区是地广人稀,但是环境的恶化还是潜在的积累过程。对于发电量和用电量比例关系不同的省份,发展电动汽车的实际效果可能会大相径庭,发电量大于用电量的省份和城市,碳排放并没有减少,所以实际意义不大。

新能源汽车的减排关键点在于能源利用的全周期是无污染或低污染的。正因为中国的电力结构仍然是煤电为主,所以依托于电力的混合动力汽车和电力汽车注定还是有较高污染的。2013年,我国煤炭、石油等化石能源发电装机占总装机容量的比例接近70%,但其发电量却占到总发电量的比例接近80%,以煤电为主的地位仍然没有较大改变。如果将这些电力转变为核电,排放就会大为降低。如果要是风能、太阳能、潮汐能,排放更会直线下降,甚至趋近于零排放。

但是目前风能、太阳能、潮汐能由于能源受自然条件影响较大相当不稳定,由其发电需要电网足够强大,不然忽高忽低的上网电就会对电网构成强烈的冲击甚至致命的崩溃式影响,所以,这些电尤其是风电常常被称为“垃圾电”,即便发了电,电网公司也不愿接受其上网。而众所周知,电是较难储存的,蓄电的成本相当高,而且蓄电容量极为有限,可以忽略不计。因此,把这些“垃圾电”也包括传统电网上的富余电量储存就是一个极为有意义的研究课题方向。

富余电力制氢并储能进而应用为汽车能源是一个极好的产业链方案。当前,氢从制备、储存到使用的安全性都已基本解决,氢能够担负储能载体的重任,特别是富余电力制氢并储存转化成汽车能源不仅解决了汽车的能源,也为风电等垃圾电甚至富余电力找到了出路。据调查,因为没有足够的电网通道把电送出内蒙古,目前蒙西电网约三分之一的火电机组被迫停机,超过42%的风电机组弃风,这样就有近700亿度的电窝在内蒙,如果铆足劲发电,风电和火电机组都满发,最多可多生产900亿度电,基本上就够满足北京全年用电量。其实,不对外输出也可以,用来制氢并储存是使能源更为长存的利用,而电必须是现输现用,是一过性的。

可以说,制氢路线也是不一而足。不仅电力能制氢,日本已经研究太阳能制氢供燃料电池车使用的技术方案,还有生物质能也都可以制氢,包括从污水处理厂的沼气中通过提取热、电、氢的热电冷三联产法提供低价氢。再有,很多石化企业排放的废气中就有氢气,当然从废气中再把氢气分离出来并进而提纯,仅上海的化工企业就可以提供20万辆氢能汽车的燃料。

这样新能源汽车逻辑轨迹即发展路线图就初现轮廓了,将是沿着混合动力汽车(又有轻混到重混的进步)、电动汽车、氢能源燃料电池汽车这样一个路线。总的说来,就是通过技术进步量变达到技术突破的量变,最终实现技术的替代,选择一种最为环保的技术方案。

与纯电动汽车相比,燃料电池汽车由于没有传统内燃机相关装置,将节省数量可观的零部件,或许要以万计。

燃料电池由于有更高的能源密度,氢气的能源密度是车载锂离子电池10倍,5公斤的氢储量支持就可以支撑400多公里的续航里程,而如今最火的某知名电动汽车品牌的电池组要有半吨重(还没等司机上车,车上就等于已经坐上了七八个人),续航里程也不过如此。电动汽车装电池是为了有走路的电,而背负这么重的电池本身就要耗大量的电,这是图什么呢。

燃料电池汽车的充气速度也可谓神速,两三分钟即可充满能达到最大续航里程的氢气。同样是那一款知名的电动汽车,充电20分钟续航200公里,充电40分钟续航300多公里。要说等着不累,那绝对是扯着什么了。

燃料电池汽车可以说达到真正零排放,本田在电影院中免费赠送一种瓶装纯净水,竟是来源于其氢燃料电池汽车Honda FCX燃烧后排放出来的。虽然我不会喝,就像在新加坡的再生水厂,人们把下水道里的水净化后给我喝我不会喝一样,只是心理上接受不了,但不等于我不认同他们的技术,也不怀疑他们对待消费者的用心。

燃料电池汽车离量产已经不远。在美国,通用已经有一批雪佛兰Equinox燃料电池车更是积累了483万公里行程数据,并节省汽油达400多吨。今年北京车展,丰田、本田、现代、上汽等企业展示了多款燃料电池车型,部分车型已经相当成熟,整车成本呈自由落体式的加速下降,量产时间已经是指日可待。明年也就是2015年,已经被燃料电池汽车领军企业视作氢燃料电池汽车的“市场化元年”。

配套条件建设也已经起步。据一个到2013年年底的数据,全球至少已经有208座加氢站投入使用,在建和列入计划待建的还有127座。另一个是美国加利福尼亚州的数据,在2015年底之前就要设置68座加氢站,到2017年增加到100座以上。中国虽然相对较少,但在北京和上海也有了两座。

这一系列事实和数据不知您“造”吗?他们共同指向一个事实,燃料电池汽车已经离我们不远,而那时纯电动汽车却不一定真正成熟。

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