「德国燃料电池」氢能蓄电将成为能源新星

今天，山东创新网分享「德国燃料电池」氢能蓄电将成为能源新星。

在应对气候变化和能源经济转换的大背景下，从化石能源逐渐向可再生能源过渡已经成为人们的共识。作为一种合适的替代能源，氢能无疑具备了诸多良好条件。在开发氢能的过程中，德国再次先声夺人。
德国最近宣布，计划将加氢站的数量从今年年底的50个增加到400个。这意味着，德国将成为世界上第一个建成加氢站网络的国家。德国联邦外贸与投资署的能源市场专家施涛毕茨称，德国的一些研究机构正在加强对氢燃料电池的研究工作。他预计，德国在不久的将来会成为世界氢技术的引领者。

新能源不能“靠天吃饭”

近年来，在诸多包括氢能、生物能、潮汐能、风能和太阳能等在内的新能源技术和产品中，氢能被寄予厚望并受到热捧。
施涛毕茨对记者谈到，根据欧盟的“能源行动计划”，到2020年欧盟的能源和气候变化目标是“三个20%”——温室气体排放减少20%，能源利用的效率提高20%，可再生能源占能源总量的20%。氢能和燃料电池的发展将推动可再生能源的使用。
据这位专家介绍，在氢能和燃料电池技术上，德国在欧洲处于领先地位。早在2007年，德国政府就出台了“氢和燃料电池技术”（NIP）国家创新计划。根据该计划，政府投入了大量资金支持氢能与燃料电池技术的研发。同时，在政府资助下，德国建立了国家氢能与燃料电池组织（NOW）。该组织专门负责NIP计划的实施。人们预计，在不久的将来，氢能有望成为最具经济、安全、可持续等特点的新能源系统。
自从德国政府决定退出核能、实施能源转型战略以来，德国出现了能源价格上涨、供电稳定性下降的问题。风能、太阳能虽然环保，但受天气影响较大，需要“靠天吃饭”，缺点明显。高峰时，发电量过大，不仅造成浪费还会给电网带来负担；低谷时，发电量不足，又难以保障基本供给。
施涛毕茨强调说，德国北部风能丰富，如果不将这些风力过剩时所产生的电力储存起来，就形成了资源的浪费。根据德国联邦外贸与投资署预测，从2030年开始，德国每小时都会产生大量过剩能源，并逐年递增。

氢能存储的技术攻关

德国西门子公司早就开始研发氢能蓄电装置，用以储存风电场生产的过剩电能。德国能源巨头E.ON研发的一个项目已经进入普通家庭。它们力图将风能转化为“绿色氢能”，并着手测试如何最好地在天然气网中存储这些绿色能量。
施涛毕茨举例说，德国勃兰登堡州不久前建成了世界上第一座用氢能源作为电力存储中介的混合能源试点电站。该电站产生的电力可以直接接入电力输送网，其发电时间和发电量都是可控的。勃兰登堡州这一“化电为氢”的尝试，为电力的本地化存储提供了一种新选择。输送电网扩建和电力存储一直是推进可再生能源发展的瓶颈。这一电站的设计解决了这一问题，其最大的优势就是可以长久地储存电能。
将水分离为氢和氧是个老概念。但是，将电网和天然气的储存网络连接在一起，这可是个新想法。德国的这项创新技术能够高效地将当地过剩的风能转化为清洁的氢能。而这一氢能又可利用德国现有的天然气设施进行长期储存，在需要时，重新转化为电能。这在整体上显著提高了可再生能源的利用率。
如果实现了可再生能源的储存，那么德国要实现它雄心勃勃的目标——2020年三分之一的电力来自可再生能源，2050年达到八成，就不再是什么天方夜谭了。突破能源储存这一大难题，标志着一个崭新的可再生能源时代即将到来。

氢燃料电池车时代何时到来

20世纪70年代，美国首先将燃料电池用于航天。21世纪初，世界各著名汽车公司都相继投入较多的人力和物力，进行燃料电池电动汽车的研究。燃料电池电动汽车是利用氢气等燃料和空气中的氧在催化剂的作用下变为电能并作为主要动力源驱动的汽车。
20世纪80年代，德国宝马公司率先研发氢能汽车模型，开此行业之先河。戴姆勒—奔驰公司在1994年宣布，第一辆轻型燃料电池小货车——NECAR1问世。2002年，该企业又推出了氢燃料电池版A级车。2010年，它推出氢燃料电池提升版B级车，并进行大规模公路测试。2014年洛杉矶车展期间，德国的奥迪和大众两家汽车公司在燃料电池领域集中发力，一共展出了三款氢燃料电池车——奥迪、高尔夫和帕萨特版的混合动力燃料电池汽车。

氢能蓄电将成为能源新星

联邦外贸与投资署汽车工业专家毕桐图谈道，燃料电池电动汽车技术研发费用高、难度大、涉及范围广泛、风险大，仅靠一家之力很难较快地实现技术突破。因此出现了跨国、跨地域、跨行业的企业集团进行联合研发的局面。各大公司在竞争的同时，也在一定程度上进行合作。戴姆勒—奔驰已于2013年与福特、雷诺—日产宣布成立燃料电池联盟。2014年12月，宝马亦与丰田公司宣布联合研发燃料电池。德国国家氢能与燃料电池组织总裁波霍夫表示，氢能和燃料电池技术蓄势待发。在这一过程中，可再生能源以氢的形式得以储存的技术发挥了核心作用。
自2007年德国明确支持氢能与燃料电池技术发展以来，德国从氢能研究到其产业化过程都得到了提速。德国的一些重要科研机构均围绕该领域关键技术进行研发。据毕桐图介绍，卡尔斯鲁尔技术研究院目前就负责一项相关的重要研发项目。这一项目在欧盟科研基础设施计划框架内，欧盟为该项目提供了数百万欧元的资金支持。巴登—符腾堡州的太阳能和氢气研究所、德累斯顿的弗劳恩研究所等科研机构也在从事以氢气作为燃料的研究。德国国家氢能与燃料电池组织支持了近60个相关项目的落实。比如，汉堡市正在尝试使用燃料电池公共汽车。

氢燃料电池车的“加油站”难题

目前，德国已进行了3.93亿欧元的融资，支持氢能及燃料电池技术的发展。其中，55%的融资用于氢能生产和运输基础设施的建设。到2023年，德国要完全铺开加氢站的路网建设。它将分布在德国整个高速公路的网络中，至少每隔90公里有一个加氢站，在每个大城市内要建有10个加氢站。
以戴姆勒—奔驰为首的移动联盟计划由各企业投资在德国境内建设加氢站。据毕桐图透露，以前每个加氢站的建设成本高达150万欧元，但是随着技术的成熟和量产化，今后加氢站的建设成本有望降到70万欧元。
几个月前，丰田Mirai氢燃料电池车开始投放市场。这意味着燃料电池汽车已具备一定的商业化条件。尽管丰田Mirai售价高昂，但其销售额大大超过预期。
毕桐图介绍，氢燃料电池车的最大优势在于，续航能力完全可与燃油车相媲美，一次加满燃料可行驶500公里，满足日常需求。此外，氢燃料电池车充电速度也很快。目前，电动车充电最快也要一两个小时，而氢燃料电池车一次加满燃料只需3分钟，这个速度已经接近燃油车的加油时间。据资料显示，燃料费用也相对便宜。工业用氢气目前每公斤的成本为1至3欧元。一公斤氢气可以使汽车行驶一百公里以上。不过，毕桐图认为，虽然燃料电池车拥有诸多优势，但这并不意味着这种动力一定会成为未来的主流。
电动车将取代传统燃油车这个趋势已经得到越来越多人的认可。现在的问题主要是，传统燃油车什么时候被取代？哪种电动车会占主导地位？是纯电动车、混合动力车，还是燃料电池车？这将取决于产品的价格、人们的驾驶习惯、政治家的意愿等多种因素。