氫儲能項目尋求將能量儲存數(shù)周乃至數(shù)月
“正如上世紀90年代是太陽能和風能的時代一樣，本世紀20至30年代將是氫能時代”
將全球能源體系完全轉(zhuǎn)向可再生能源的秘訣，可能蘊藏在宇宙中含量最豐富的物質(zhì)中。它是氫。
從英荷殼牌石油公司(Royal Dutch Shell Plc)到尤尼珀公司(Uniper SE)在內(nèi)的大型能源公司以及寶馬汽車公司(BMW AG)和奧迪汽車公司(Audi AG)等汽車制造商紛紛開始支持氫儲能技術(shù)。這些大公司支持的研發(fā)項目正在研究如何利用氫元素實現(xiàn)長時間儲能：超越鋰離子電池蓄電時長數(shù)周甚至數(shù)月。
氫能時代
雖然在過去十年里業(yè)界對氫儲能技術(shù)研發(fā)的投資僅為25億美元，但相關(guān)工作將為一個撲朔迷離的問題提供答案：即如何儲存電力供未來使用。電池將白天的電力儲存至夜晚使用的能力越來越強，但它們的電量往往在幾周之后就耗盡了。氫可以無限期地儲存在儲氫罐中。舉例而言，這意味著夏季通過太陽能面板收集到的電能可以儲存到冬季使用。
“正如上世紀90年代是太陽能和風能的時代一樣，本世紀20至30年代將是氫能時代。”法國工業(yè)氣體制造商液氣公司(Air Liquide SA)負責高級業(yè)務與技術(shù)的副總裁兼氫能委員會倡議秘書皮埃爾－艾蒂安?弗朗克(Pierre-Etienne Franc)稱，“這是一個真正的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變。”氫能委員會是一個倡導氫儲能技術(shù)研發(fā)工作的行業(yè)協(xié)會。
利用太陽能發(fā)電生產(chǎn)可再生的氫
氫儲能已經(jīng)是一種眾所周知的技術(shù)了，但這種技術(shù)尚未在商業(yè)環(huán)境下被證明可行。
利用風力或太陽能生產(chǎn)的過剩電力可以用來驅(qū)動電解，將水分解成氫和氧元素。這一過程中捕獲的氫可以在任何需要的時候提供給天然氣發(fā)電廠或燃料電池進行發(fā)電。煉油廠等工業(yè)廠房也可以在化學工藝中利用氫。
迄今為止，能源企業(yè)一直主要專注于氫在燃料電池領(lǐng)域的潛力（燃料電池通過一種化學反應利用氫來發(fā)電）。在電力存儲方面，目前大部分投資都用于開發(fā)手機與筆記本電腦廣泛使用的鋰離子電池。但是，如果不經(jīng)常充放電，鋰離子電池的電量往往會流失掉。
氫儲能技術(shù)之所以富有吸引力，是因為它能夠?qū)崿F(xiàn)更長時間的儲能。目前唯一切實的替代選擇是將水抽送到一個山頂水庫中關(guān)閘儲存，直到電網(wǎng)公司準備好開閘放水通過水電站發(fā)電。這種所謂的抽水蓄能需要合適的地理位置。
不同儲能技術(shù)的規(guī)模和放電期
大型能源、汽車企業(yè)的新寵
如果可以足夠廉價地生產(chǎn)氫來儲能，那電力公司將得以削減旗下化石燃料電廠的規(guī)模，因為電網(wǎng)將更容易地處理來自風力和太陽能發(fā)電站的間歇性電力。舉例而言，由于電網(wǎng)擁擠導致許多風力發(fā)電場被迫保持閑置狀態(tài)，2016年中國大約損失了34億美元的相關(guān)收入。
“如果要100%向可再生能源轉(zhuǎn)型，氫可以發(fā)揮關(guān)鍵作用。”彭博新能源財經(jīng)(Bloomberg New Energy Finance)分析師克萊爾?柯里(Claire Curry)說，“企業(yè)可以興建天然氣發(fā)電廠，但那當然就不是100%的清潔能源了。”
氫儲能技術(shù)相關(guān)研究工作還處于起步階段，但來自大型企業(yè)的支持力度在不斷加大。氫能委員會是在最近一次的達沃斯世界經(jīng)濟論壇(World Economic Forum)上成立的。作為該委員會的成員，17家大型企業(yè)正在想方設(shè)法將氫氣納入清潔能源體系中。氫能委員會的成員企業(yè)包括英荷殼牌石油公司、道達爾石油公司(Total SA)、昂吉集團(Engie SA)、豐田汽車公司(Toyota Motor Corp.)、寶馬汽車公司、奧迪汽車公司和日本工業(yè)氣體供應商巖谷產(chǎn)業(yè)公司(Iwatani Corp.)等。通用汽車公司(General Motors Co.)正在申請入會。
氫能委員會正在考慮成立一個技術(shù)示范項目基金，并將于11月在波恩舉行的下一輪聯(lián)合國氣候談判會議上再次開會。目前，全球有幾個氫儲能項目正在運營中；它們得到了德國公用事業(yè)公司尤尼珀公司、歐盟以及各類工業(yè)和能源公司的支持。
氫儲能項目并非十全十美
彭博新能源財經(jīng)分析師柯里的研究表明，氫儲能系統(tǒng)在得克薩斯州西部那樣的地區(qū)可以行得通，因為那里有大量現(xiàn)有能源網(wǎng)絡和客戶支持將太陽能轉(zhuǎn)化為氫氣。柯里評估了一個理論上為制氫裝置提供能源的1吉瓦太陽能發(fā)電場，并發(fā)現(xiàn)氫儲能裝置在合適的條件下可以實現(xiàn)盈利。
氫也是有缺點的?？吕锉硎?，要創(chuàng)造一個儲能容量市場，政府有必要出臺激勵措施。而在目前，電池是可以替代氫的許多功能的一個選擇。
將電力轉(zhuǎn)化為一種氣體、然后再將這種氣體轉(zhuǎn)變成電力這一整套思路讓一些人感覺太繞了。英國電動汽車充電網(wǎng)絡運營商Pod Point Ltd.的首席執(zhí)行官埃里克?費爾貝恩(Erik Fairbairn)認為，應對氫的作用予以限制，以便讓更多簡易的技術(shù)得以蓬勃發(fā)展，特別是在電池可以滿足需求的情況下。
“一般而言，在將能源從一種形式轉(zhuǎn)換成另一種形式的過程中，必然會損失一部分能源效率。”費爾貝恩稱，“氫氣主要通過水的電解化來產(chǎn)生，即利用電力將氫與氧分離開來。完成這一過程后會立即損失掉四分之一的能量。”
不過，支持這項技術(shù)的企業(yè)很樂觀，并且正在爭取政府支持。
此外，電子產(chǎn)品制造商東芝公司(Toshiba Corp.)和東北電力公司(Tohoku Electric Power Co.)也在日本福島合作推進另一個氫儲能項目。該電廠裝機容量將達到10兆瓦，定于2021年開始運營。建成后，它可能是世界上規(guī)模最大的氫儲能電廠。
2013年8月，尤尼珀公司啟動了其在法爾肯哈根的制氫廠，將過剩的風電轉(zhuǎn)化為氫，生產(chǎn)出來的氫將輸入另一個裝置與二氧化碳結(jié)合形成甲烷。而甲烷將通過現(xiàn)有管道運輸和存儲。
“電轉(zhuǎn)氣是一項關(guān)鍵技術(shù)。”尤尼珀公司負責創(chuàng)新技術(shù)的董事?？斯?魯姆勒(Eckhardt Ruemmler)表示，“但由于政策不完善，目前電轉(zhuǎn)氣技術(shù)的大規(guī)模部署受到了阻礙。”
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責編：yulina
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